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Monday, December 19, 2011

再臨界、核爆発の可能性、格納容器底の燃料浸食度: タブーに挑戦する鳩山首相ら「Bチーム」、『ネイチャー』誌に寄稿 Possibilities of recricality, nuclear explosion, and molten fuel leak into the grounwater: Former PM Hatoyama and team challenge the official TEPCO story

Scroll down for an original English version of Yukio Hatoyama and Tomoyuki Taira's article on Nature. On recricality, the Asia-Pacific Journal: Japan Focus ran Ference Dalnoki-Veress's article suspecting unintended recriticality on the basis of Cl-38 detected in the water at the turbine building of Reactor No.1, with Arjun Makhijani's comment. ("What Caused the High Cl-38 Radioactivity in the Fukushima Daiichi Reactor #1?") But later TEPCO retracted the measurement. Dalnoki-Veress responded and posed further questions in April. We will follow up with further analysis.

"Nature" 15 December 2011
鳩山由紀夫元首相と平良智之衆議院議員が『ネイチャー』誌に重要な寄稿をした。報道では東電 の国有化案が強調されたが、重要なのはこのレポートの内容である。再臨界、核爆発、溶けた燃料が格納容器底を突きぬけ地下水に漏れている可能性などはネットを含む代替メディアでは多くの人が指摘してきたことだが、メインストリームでは、踏み込んで議論されることがなかった。元首相を含む民主党議員4人が、5月に結成された「Bチーム」で、これらの最悪のシナリオを想定して事実解明に務めてきた。再臨界については塩素38の問題でこのサイトで海外専門家の論文とその和訳を紹介して多くの人に読まれたが、その後東電は測定値を撤回した。しかしその撤回を説明する情報が足りなかったために、先の論文を書いたダルノキ-ベレス博士はこのような質問状を公開した。

(4月25日)東電の塩素38測定値撤回に対するダルノキ-ベレス博士の所見と情報開示の要請

 鳩山元首相をはじめとするこの「Bチーム」の人たちがこの問題意識を共有し、『ネイチャー』が取上げたことは大きな意義があると言える。このサイトでももうすぐまたこの件についての専門家の見解を紹介する。(追記:ここです。米国専門家二人による、『ネイチャー』誌の鳩山・平寄稿に寄せるコメント Japanese translation of Dalnoki-Veress & Makhijani's comments to Hatoyama/Taira article in Nature
今回は『ネイチャー』誌の記事の、日本語版と英語版を以下に紹介する。@PeacePhilosophy


『ネイチャー』Nature 480, 313-314 (2011年12月15日号) (翻訳一部修正してあります)

http://www.natureasia.com/japan/nature/specials/earthquake/nature_comment_121511.php

平智之と鳩山由紀夫は、福島第一原発事故の真相を科学者たちが究明するためには、これを政府の管理下に置くしかないと主張する。

平 智之、鳩山 由紀夫

2011年3月11日の地震と津波に続いて福島第一原子力発電所で発生した事故は、日本と世界の原子力の未来にとって、きわめて重大な出来事である。この深刻な事故に適切に対応するためには、そこで起きたことと今も起こり続けていることを正確に把握する必要がある。

事実関係を明らかにするためには、あらゆる可能性について証拠と反証を収集し、それらを公開しなければならない。これにより初めて、世界の人々は、東京電力が策定した事故収束計画を信頼し、あるいは、それをどのように修正すべきかを判断できるようになる。

なかでも重要なのは、最悪のシナリオが現実のものとなってしまったのかどうかを知ることだ。具体的には、損傷した炉心で持続的核分裂反応が再び始まり(再臨界)、さらなる核分裂生成物と熱損傷が生じた可能性はないのか、地震から数日後に原発で爆発が起きているが、これが核爆発で、破損した燃料棒から放射性金属がまき散らされた可能性はないのか、そして、溶融した燃料が原子炉格納容器の底を突き破り、環境汚染を引き起こすおそれはないのか、という問題である。

3月24日、有志の国会議員が最悪の事態に対応できる計画を策定することを目標とする「Bチーム」(政府の「Aチーム」に対する)を結成した。Bチームは、結成を呼びかけた鳩山由紀夫(元首相)のほか、藤田幸久(財務副大臣)、川内博史(衆議院政治倫理審査会会長)、平智之らをメンバーとする。Bチームが今後発表する報告書で行う勧告は、政府とも、原子力安全・保安院とも、東京電力とも独立の立場からのものとなる。

われわれのこれまでの調査は、カギとなる証拠が不足していることを示している。われわれはいまだに最悪のシナリオが実現してしまったのかどうかを知らない。それを明らかにするためには、福島第一原発を国有化して、独立の立場の科学者が原発に立ち入れるようにしなければならない。

再臨界の可能性

炉心内部で核分裂反応が進行している場合、さらなる核分裂生成物ができ、その熱により冷却・除染システムが損傷されるおそれがある。ある種の同位元素が検出されることが、再臨界が起きたことの証明になる。例えば、塩素の放射性同位体である38Clは、その安定同位体が中性子を吸収したときに生成するもので、半減期は約37分と非常に短い。したがって、38Clの存在は、その時点における核分裂反応を示唆している。

福島第一原発で38Clが検出されたのかどうかについては、報告に混乱がある。3月26日の原子力安全・保安院の報告では、東京電力が2日前に1号機の地下で採取した溜まり水から38Clが検出されたということだった。1号機への海水(塩化ナトリウムを含む)注入はそれ以前より続けられていた。4月1日には、同じ原子力安全・保安院が、東京電力による核種分析に疑問を呈した。放射性ナトリウム(24Na)もまたサンプルに含まれるはずだという。しかし、一部の科学者は、たとえ24Naが検出されなくても、38Clが検出されることがありうると主張している。4月20日、東京電力は以前の報告を撤回し、38Clも24Naも検出されなかったと発表したが、その分析に用いたデータは公表しなかった。われわれBチームは、原子力安全・保安院を通じて東京電力のデータ(ゲルマニウム半導体検出器によるもの)を入手し、再度、分析を行った。その結果、当初の報告に近い濃度(160万ベクレル/ml)の38Clが存在していたという結論に達した。われわれは、原子力安全・保安院と東京電力がこの検出を疑問視したことは根拠を欠くと考える。

もう1つの根拠が、ウランやプルトニウムが核分裂を起こすときに生成される、半減期が9時間のキセノン135(135Xe)である。11月1日、東京電力は2号機で135Xeを検出した。しかし、原子力安全・保安院は、それが微量であることを理由に、この135Xeは停止した原子炉内の燃料が自発的核分裂を起こしたことで生じたものと推定され、持続的核分裂反応によるものとは限らないとした。したがって、再臨界に関する証拠は、いまだ決定的なものではない。

核爆発の可能性

原発で起きた一連の爆発の原因は何かという疑問にも答える必要がある。それらは当初、水素爆発によるもの、すなわち、燃料棒を覆う合金と炉心の水蒸気との間で高温の化学反応が起きた結果であると報告されていた。しかしこれに関しても、未解決のままである。ほかに考えられる可能性は、核爆発か、別の種類のガスの爆発である。

爆発により、どれだけの量の、どのような種類の放射性物質がまき散らされ、どこまで拡散していったのか、そして、3号機のプールに貯蔵されている使用済み核燃料がどのような状態にあるのかを明らかにするためには、核爆発が起きたかどうかがわかっていることが不可欠である。2つの観察事実からは、核爆発がもっともらしいと思われる。1つは、ウランより重い数種類の金属が、原発から数十kmも離れた地点で検出されたこと。もう1つは、3号機の建屋上部の鉄骨がどうやら溶けたためにねじ曲がっていることである。

文部科学省の報告によると、重金属元素キュリウム242(242Cm)が原発から最大3km離れた地点で、プルトニウム238(238Pu)が原発から最大45km離れた地点で検出されている。これらはいずれも猛毒であり、摂取すれば内部被曝を引き起こす。242Cmの半減期(約163日)が短いことと原発周辺の238Puの蓄積が通常よりはるかに多いことから、文部科学省は、これらは過去の大気中核実験の放射性降下物ではなく、福島第一原発から放出されたものと考えられると結論付けた。その場合、破損した使用済み燃料棒が現場周辺に散乱している可能性があり、非常に危険である。

これらの元素は、より軽いセシウムやヨウ素のように放射性プルーム(放射性雲)にのって運ばれることはないため、非常に大きな力で吹き飛ばされたと考えられる。水素爆発に、重金属元素をこれほど遠くまで拡散させる威力があるのかどうかは不明である。また、水素爆発は、鋼鉄を溶かすほどの高温を発生させなかったであろう。東京電力は当初、3号機の爆発により白煙が発生したと発表していたが、再調査により、煙は黒かったことがわかっており、ただの水素爆発ではそのような色にはならないと考えられている。したがって、核爆発であった可能性がある。ほかの爆発性ガスが発生していたかを検討することも、同じくらい重要である。

メルトダウンについて
溶融した核燃料が、原子炉格納容器の底のコンクリートをどの程度侵食したかも未確認である。これが重要なのは、東京電力が、炉心を水で満たして放射線を吸収し、核燃料を取り出すことを計画しているからである。格納容器の底のコンクリートにひびが入っている場合、放射性物質が地下水に入ってしまう可能性がある。

政府は最近まで、そのような事態にはなっていないと考えていた。6月7日にIAEAに提出した報告書では、溶融した燃料の大半は原子炉圧力容器の下部で冷却されており、圧力容器から漏れ出した燃料はわずかしかないとされている。

しかし、2週間前、東京電力は、溶融燃料が1号機下のコンクリートの4分の3を侵食したこと、ほか2つの原子炉の基礎も損傷している可能性があることを発表した。しかし、ここでも注意が必要である。炉心内部の核燃料の状態を実際に観察した者はいないのだ。そのため、燃料の流出の程度はいまだはっきりしていない。

福島第一原発を国有化して介入せよ
事故処理の当事者が「現実は違う」と楽観的だとしても、福島第一原発の解決 — 半世紀にわたり放射能汚染を封じ込める方法から炉心や溶融燃料を処分する方法まで — は最悪のシナリオに基づかなければならない。未解明の事実は多いが、やらなければならないとわれわれが考えていることが2つある。

1つは、情報がオープンな形で収集されるために、福島第一原子力発電所を国有化しなければならない。事実は、どんなに困難なものであっても、国民に知らせなければならない。さらに、政府にこの事故の検証と補償を行う義務があることからも、国有化は不可避である。

Bチームは、8月に東京電力に対して原発のマニュアルを請求したが、それを入手するだけでもたいへんな苦労をした。これは、事故の情報がどのように規制されているかを示す一例である。東京電力は当初、委員会にマニュアルを提出することを拒否した。9月にようやく提出したときには、多くの語句(カギとなる温度や実際の手順)が黒く塗りつぶされていた。東京電力は、それらが自社の知的財産であると主張したのである。東京電力が全マニュアルを公表したのは6ヶ月も経過してからであった。Bチームは、東京電力が地震後(津波がくる前)に、緊急炉心冷却システムの一部のスイッチを切ったり入れたりしていた理由を知るためにはマニュアルが重要だと見ていた。緊急システムがいつ破壊されたかを明らかにするためである。

もう1つは、さまざまな分野の科学者が協同して分析にあたれるように、特別な科学評議会を設置しなければならないということだ。これにより、原子力産業界の技術者の一部にみられる致命的な楽観論を打ち破ることができるだろう。たとえ最悪の事態になっていたとしても、このような評議会を通じて、廃炉、除染、放射性廃棄物の地層処分施設の建設に必要な新しい技術を確立することができるだろう。
Nature | Comment

Nuclear energy: Nationalize the Fukushima Daiichi atomic plant

http://www.nature.com/nature/journal/v480/n7377/full/480313a.html
Tomoyuki Taira
Yukio Hatoyama

14 December 2011

Only by bringing the nuclear power station into government hands can scientists find out what really happened, say Tomoyuki Taira and Yukio Hatoyama.

Events at the Fukushima Daiichi nuclear plant following the 11 March 2011 earthquake and tsunami are of crucial importance for the future of atomic energy — in Japan and globally. To respond adequately to the accident, we have to know precisely what happened then and what is continuing to happen now.
To establish the facts, all the evidence and counter-evidence for what might have taken place must be gathered and made public. Only then will the world be able to have faith in the containment plan developed by the Tokyo Electric Power Company (TEPCO), or be able to judge how it should be modified.

Exactly how much damage the Fukushima Daiichi nuclear plant sustained as a result of the 11 March earthquake and tsunami remains to be determined.

Particularly important is finding out whether the 'worst-case' scenario occurred: that is, whether self-sustaining nuclear reactions were re-ignited in the core ('re-criticality'), creating more fission products and heat damage; whether the explosions that rocked the plant days after the earthquake were nuclear in origin, releasing radioactive metals from damaged fuel rods; and whether molten fuel has broken through the reactor's base, threatening environmental contamination.

A group of representatives from the Japanese Diet (called the 'B-team'; in relation to the government's 'A-team') was formed on 24 March to develop a response plan for the worst-case scenario. Set up by one of us (Y.H., former prime minister) and including us both, the B-team's other members are Yukihisa Fujita (now a senior vice-minister of finance) and Hiroshi Kawauchi (now chairman of the Deliberative Council on Political Ethics). The team's recommendations — to be released in a future report — will be independent from those of Japan's government, the Nuclear and Industrial Safety Agency (NISA) and TEPCO.

Our investigation has already shown that key pieces of evidence remain incomplete. We do not yet know whether the worst-case scenario happened. To find out, we believe that independent scientists must be given access to the nuclear plant, and that the plant should be brought into national ownership.

Re-criticality
If nuclear reactions are ongoing within the core, they will continue to create fission products, and the heat generated is likely to damage the cooling and decontamination systems. Proof that re-criticality has occurred hinges on the detection of certain isotopes. The radionuclide chlorine-38, for example, has a short half-life of about 37 minutes and can be generated only if neutrons are available. Its presence would therefore indicate current nuclear activity.

Reports of such a detection have been mixed. On 26 March, NISA reported that TEPCO had found 38Cl in a water sample drawn two days earlier, after sea water (which includes sodium chloride) had been injected into the basement of unit 1. On 1 April, NISA questioned TEPCO's analysis, and said that radioactive sodium-24 should also have been present in the sample. However, some scientists claim that 38Cl can be detected even if 24Na is not. On 20 April, TEPCO negated its earlier report, asserting that 38Cl was not seen in the sea water, and neither was 24Na. It did not, however, publish the data from its analysis. Through NISA, we obtained and reanalysed TEPCO's data, which were measured with a germanium semiconductor detector. We concluded that 38Cl was indeed present, and at a level close to that initially reported (1.6 million becquerels per millilitre). In our view, NISA's and TEPCO's questioning of this detection were therefore unfounded.

Another indicator is xenon-135, which is made when uranium or plutonium undergoes fission; it has a half-life of 9 hours. On 1 November, TEPCO detected 135Xe in unit 2. But, because the concentration was low, NISA concluded that the nuclide could have been produced by spontaneous fission of the dormant fuel, so was not necessarily caused by continuing nuclear reactions. The evidence for re-criticality is therefore still inconclusive.

Nuclear explosions
Another question that must be answered is what caused the explosions at the site. They were initially reported as being caused by the ignition of hydrogen generated by a high-temperature chemical reaction between the alloy covering the fuel rods and the vapour in the core. But, again, this has not been settled. Other possibilities include a nuclear explosion, or the ignition of other gases.

Knowing whether a nuclear explosion took place is essential for predicting how much radioactivity might have been released, what it would have consisted of and how far it would have spread, as well as the state of the spent-fuel rods stored in a pool in unit 3. Two observations suggest that this is plausible. First, some metals heavier than uranium have been detected tens of kilometres from the plant. Second, the steel frame on top of the unit-3 reactor building is twisted, apparently as a result of melting.
“Solutions for the Fukushima nuclear disaster must be based on the worst-case scenario.”

Japan's Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology (MEXT) reported finding heavy metals such as curium-242 up to 3 kilometres from the reactor site and plutonium-238 up to 45 kilometres away. These isotopes are deadly poisons if ingested, causing internal exposure to radiation. Because 242Cm has a short half-life (about 163 days), and because the concentrations of 238Pu around the plant were much higher than usual, MEXT concluded that these radionuclides were not fallout from past nuclear tests in the atmosphere, so must have come from the Fukushima reactor. If so, they suggest that broken spent-fuel rods might be scattered around the site — a considerable hazard.

Such elements are too heavy to have been borne in a plume, like the lighter caesium and iodine, so they must have been blown out with great force. Whether a hydrogen explosion would have been powerful enough to scatter heavy metals that far remains unclear. And a hydrogen explosion should not have generated enough heat to melt steel. Initially, TEPCO claimed that the explosion in unit 3 generated white smoke; on re-examination, the smoke was black, and therefore unlikely to have been caused by a pure hydrogen explosion. So a nuclear explosion is a possibility. Whether other explosive gases were present on the site would be equally important to establish.

Melt down
Similarly unconfirmed is how much of the concrete base of the reactor has been breached by molten fuel. This is important because TEPCO plans to fill in the core with water to absorb the radioactivity while it extracts the fuel. If the concrete below the reactor is cracked, then radioactive materials could leak into the groundwater.

Until recently, the government did not believe that this was the case. In a 7 June report to the International Atomic Energy Agency, it reported that most of the melted fuels are being cooled in the lower portion of the reactor pressure vessel and that little fuel is thought to have leaked out into the preliminary containment vessel.

However, two weeks ago, TEPCO admitted that molten fuel may have eaten through three-quarters of the concrete under unit 1, and damaged the bases of two of the other reactors. But again, caution is required. No one has actually looked at the fuel inside the reactor core. So the extent of the leakage is yet to be established.

Nationalize and intervene
Solutions for the Fukushima nuclear disaster — from how to lock up radioactive contamination for half a century to how to discard the reactor core and the molten fuel — must be based on the worst-case scenario, even if the people most involved remain optimistic that this wasn't the case. Although many facts remain to be established, in our view, two things must be done.

First, the Fukushima Daiichi nuclear power plant must be nationalized so that information can be gathered openly. Even the most troubling facts should be released to the public. Nationalization is inevitable, moreover, because the government is obliged to investigate and provide compensation for the disaster.
As an illustration of how information about the accident is being restricted, our committee struggled to obtain even a manual for the plant when we requested it in August. Initially, TEPCO refused to supply it. When a copy was eventually sent to us, a month later, many passages (including key temperatures and emergency procedures) had been blacked out. TEPCO said that it considered those parts to be its intellectual property and of possible security concern. Only after six months did TEPCO release the full manual to us. It was important that we saw the manual to learn why the company had switched part of the emergency core-cooling system off and on again after the earthquake (and before the tsunami) — to find out when the emergency systems were destroyed.

Second, a special science council should be created to help scientists from various disciplines to work together on the analyses. That should help to overcome the dangerous optimism of some of the engineers who work within the nuclear industry. Through such a council, the technologies needed for decommissioning and decontamination and for construction of a deep geological repository for radioactive waste can be developed, even for a worst-case scenario.

1 comment:

  1. 落合栄一郎3:49 am

    ブロッグの鳩山氏達の論文をみました。さすが鳩山氏
    は物理学者だけあって、かなり突っ込んだ議論が出来
    ているようですね。私はこの分野には素人です
    が、24Naが同時に検出されなくとも、38Clが確実に検出
    されたならば、再臨界を起こした可能性はあると思
    う。ただし、38Clを発生させる中性子が、核分裂に
    よってのみできるのかどうかは私にはわからない。い
    ずれにしても,政府の終息宣言などは、信用できな
    い。しかし,彼らが言うように、1私企業の管轄下で
    は、科学者が充分な調査ができないのでしょう。政府
    が、管轄下におけば、もう少し正確な調査が出来るか
    どうか、だれが、その管轄権をにぎるかによるでしょ
    うね。今の政府と御用学者に任せれば、たいした成果
    は期待できない。

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