麻豆传媒

多重防护による安全対策

原子力は、重要なエネルギー源ですが、原子核の分裂によって放射性物质を発生します。したがって、原子力発电所の安全上重要なことは、「発生する放射性物质を確実に管理し、いかなる場合もこれを閉じ込め、発電所周辺の環境?人々に影響を及ぼさない」ことです。

その安全対策とは、简単に言えば、

• 核分裂を「止める」
• 燃料を「冷やす」
• 放射性物质を「闭じ込める」

を确実に行い、万一の事故の场合でも、放射性物质の环境への异常な放出を防ぐことです。

1．异常の発生を未然に防止する対策

原子力発电所が事故を起こさないようにするためには、まず第一に、事故の原因となるような異常の発生を防ぐことが重要です。このため、原子力発电所では十分に余裕をもった設計、厳重な品質管理、綿密な点検と検査を行い、異常や故障を起こさないようにしています。

1. 安全上余裕のある设计
   原子力発电所では、各機器について、安全上十分余裕のある設計を行い、また、機器や材料は高性能?高品質のものを使用しています。
2. 误操作や误作动を防止する设计
   原子力発电所では、原子炉の各部の状況は一括して中央制御室において表示され、運転員が操作を行うにあたっては常に的確な判断ができるようにするとともに、誤操作や誤作動が原子力発电所の安全性に大きな影響を与えるものについては、“フェイル?セイフ?システム”や“インターロック?システム”を採用しています。

フェイル?セイフ

システムの一部に故障があった场合でも、安全が确保されるようなシステムのことです。たとえば、制御棒駆动装置用の电源がなんらかの原因で切れた场合には、制御棒そのものの重さにより制御棒が自动的に炉内に落下し、原子炉を安全に停止できるようになっています。

インターロック

原子炉施设ではいくつもみられるしくみですが、たとえば运転员が误って制御棒を引き抜いたとしても、出力が过大にならないように、ある出力以上では制御棒の引き抜きができないようになっているなど、误った操作による事故を防止するシステムです。

2．事故への拡大を防止する対策

次の段阶の対策として、たとえ异常が発生しても、それが事故へ拡大しないような安全対策をとっています。

1. 异常を早く発见できる设计
   原子力発电所では、運転中に蒸気発生器の伝熱管にピンホールが発生したり、配管に漏洩が発生した場合、これらの異常をすばやく検出できるように、各種の自動監視装置を設けています。
2. 原子炉を紧急に停止できる设计
   原子力発电所では、原子炉の圧力が急速に高まるなど原子炉を緊急に停止する必要がある場合には、制御棒を一度に入れて原子炉を2秒以内^※で停止できるように、自动検出装置や原子炉紧急停止装置を设置しています。そして、これらの重要な装置は信頼性の十分高いものを用い、自动検出装置については多重性?独立性をもたせてあり、また、万が一制御棒がすべて动かないという场合でも、中性子を吸収するほう酸水を大量に注入し原子炉を停止させる装置をそなえるなど、さまざまな工夫をしています。
   • 伊方発电所1、2号机の场合。3号机は2.5秒

3．放射性物质の异常な放出を防止する対策

以上のような安全対策に加え、たとえ、万一の事故が発生したとしても、周辺の人々の安全を确保できるよう非常用の安全装置を备えています。

非常用炉心冷却装置(Emergency Core Cooling System)

例えば、仮に、原子炉につながる大きな配管が瞬间的に破断して一次冷却材が大量に漏れるという事故が起き、原子炉内の水が减少したような场合、自动的に炉心に水を注入して、高温の燃料棒を冷却し、燃料棒が溶けたりこわれたりするのを防ぐための装置です。
この非常用炉心冷却装置は伊方1?2?3号机の场合、高圧注入系、蓄圧注入系、低圧注入系の3段构えでそれぞれ复数系统备えており、それぞれ独立して働くようになっています。なお、このほか、配管の破断によって流出した高温の一次冷却材が蒸気になって原子炉格纳容器内の圧力が异常に上昇し原子炉格纳容器が壊れることを防ぐため、格纳容器スプレイ系を2系统备えています。

1. 高圧注入系
   原子炉内の圧力が下がった时に、ポンプで水を原子炉内に送り込みます。
2. 蓄圧注入系
   原子炉内の圧力が下がると、自动的に弁が开き水を原子炉内に送り込みます。
3. 低圧注入系
   原子炉内の圧力がさらに下がった时に、大量の水を长时间原子炉内に送り続け、原子炉を冷やし続けます。
4. 格纳容器スプレイ
   主配管の破断によって格纳容器内圧力が上昇した场合、水をスプレイして蒸気を冷やして凝缩させ、圧力の上昇をおさえます。

放射性物质を閉じ込める5重の壁

原子力発电では运転に伴って、ウラン燃料の中に放射性物质が生じます。この放射性物质が外に出ないように钢鉄やコンクリートの何重もの壁でしっかり闭じ込めています。

1. ペレット
   ウランをかたく焼き固めたもので、核分裂でできた放射性物质を内部にしっかり保持します。これ一個で家庭で使う約6か月分の電気を作ることができます。
2. 燃料被覆管
   ジルコニウムという丈夫な金属でできていてペレットを密封しています。
3. 原子炉容器
   厚さが约20肠尘もある丈夫な钢鉄製の容器です。
4. 原子炉格纳容器
   厚さが约4.5肠尘の钢鉄でできていて密封容器となっています。
5. コンクリートのしゃへい壁
   厚さ约140肠尘のコンクリートで、これが全体をすっぽり囲んでいます。

原子炉の自己制御性

伊方発电所の原子炉は、水の密度効果とウラン238のドップラー効果によって、どのような出力においても、「出力が上昇すると、自然に出力の上昇を抑える」という性質を持っています。
これを自己制御性といいます。

密度効果

核分裂は遅いスピードの中性子で起こりやすいので、核分裂连锁反応を続けるためには核分裂で発生した非常に速い中性子のスピード(约2万碍尘/秒)を1万分の1程度まで遅くして热中性子(约2碍尘/秒)にする必要があります。その働きをするのが减速材と呼ばれるもので水や黒铅が使用されます。
伊方発电所のように水を減速材として使っている場合は、何らかの原因によって出力が上昇し、水の温度が上昇すると、水の体積が膨張して密度が低くなるため、減速効果が低下して核分裂反応が抑えられます。
一方、チェルノブイリ発电所のように减速材として黒铅を使用している场合は、温度が上昇しても密度はほとんど変化しないため、密度効果は期待できません。

ドップラー効果

伊方発电所ではウラン235の浓度が4％程度の低浓缩ウラン燃料を使用しており、燃料の96％程度はウラン238です。ウラン235が1个核分裂すると平均2.4个程度の高速中性子が発生します(核分裂によって中性子が2个発生する场合と3个発生する场合があり、その平均が2.4个程度という意味です)。この中性子は减速の途中で燃料中のウラン238に吸収されるなどにより、最终的に1个の中性子がウラン235に吸収されて、次の核分裂を起こし、连锁反応を続けています。ところが、何らかの原因によって出力が上昇し、燃料の温度が上がると、ウラン238の原子核の动き(振动)が激しくなるため、中性子を吸収する割合が増え、核分裂反応が抑えられます。

原子力発电と原子爆弾の违い

原子力発电と原子爆弾は、ウランを使うことでは同じですが、エネルギーをとり出すしくみが全く违っています。
この2つを比べてみましょう。

• 天然ウランは、燃える(核分裂する)ウラン235と燃えないウラン238の混合物です。天然ウランのなかには、燃えるウランがわずか0.7％しか含まれておらず、残り99.3％は燃えないウランです。
• 原子爆弾は、瞬间的(10万分の1秒)に爆発させるために、燃えるウラン235をほぼ100％集めたものを使っています。
• 一方、原子力発电所は、発電に必要なエネルギーを長期間にわたって、制御しながらゆっくり取り出すもので、燃料は燃えるウラン235がせいぜい3～5％程度のものを使っています。この程度の低濃縮ウランでは、瞬間的に爆発を起こすことはできません。また、原子炉は、何らかの原因で出力が異常に上昇すると、自然に核分裂が弱まって出力の上昇を抑える性質(自己制御性)をもっています。
• 以上のようなことから、原子力発电所では、原子爆弾のような爆発は決して起こりません。