Entries

スポンサーサイト

上記の広告は1ヶ月以上更新のないブログに表示されています。
新しい記事を書く事で広告が消せます。
この記事にトラックバックする(FC2ブログユーザー)
http://metropolitandiary.blog129.fc2.com/tb.php/514-7c0fefa5

トラックバック

コメント

コメントの投稿

コメントの投稿
管理者にだけ表示を許可する

はるかかなたの研究室から:日本の危機が明らかになる

「はるかかなたの研究室から:日本の危機が明らかになる」
ニューヨークタイムズ、2011年4月2日

April 2, 2011
From Far Labs, a Vivid Picture Emerges of Japan Crisis
By WILLIAM J. BROAD

日本の福島第一原子力発電所で、今、何が起こっているのか、最も明確な情報を知りたいなら、現場から何千マイルも離れた研究室に陣取っている科学者たちに聞くとよい。

一般にはあまり知られていないが、放射能漏れに関する極めて専門的な科学的鑑定調査技術のおかげで、世界各地のこの分野の専門家たちは、現地の状況を時々刻々、正確に把握する事が出来るようになっている。過去何十年にもわたるノウハウの蓄積により、これら専門家たちは、はるかかなたの地にある原子力発電所で、一体何が起きているのかに光を当てて、多種多様な細切れの情報から、詳細な分析結果を取り出すことに習熟してきた。

一例をあげよう。フランスの原子力関連企業による分析結果は、福島第一原発の原子炉の状態について、日本側によってなされた説明よりもはるかに多くのことを明らかにした。原子炉内の炉心に注入されている冷却水の水位が四分の三も低下しており、炉心温度は華氏5000度(摂氏2760度)まで上昇している。これは核燃料が入っているジルコニウム製の容器を溶かしてしまうほどの高温だ。

ヨーロッパやアメリカの科学者たちは現場で起きた水素ガス爆発の分析結果から、炉心の核燃料棒が極めて危険なレベルまで高温になっていること、そして大気中に漏れ出した放射性物質の計測結果から、燃料棒のダメージがどの程度であるかということを知った。

同時に、こうした科学者たちの分析結果は、福島原発が完全なメルトダウンという最悪のケースについては、避けることができたということも示してもいる。

このような、高度にコンピューター化された科学的鑑定システムのほとんどは、1979年のスリーマイル島での原発事故を契機に整備されてきたものだ。事故当時、監督当局は原子炉の中で一体何が起こっているのか、どのような状態なのかということについて、まったく知るすべを持たなかったのである。それ以降、規制当局の要請に応えるかたちで、原発事業者は、原子炉から放出されるほんのささいな断片的な情報からでも、それを利用して原子炉内で何が起こっているのかをシミュレーションできるようにし、様々なリスク評価を行えるように努めてきたのである。

実際のところ、米国エネルギー庁のスティーブン・チュー長官が4月1日金曜日に発表した、福島では、一つの原子炉については炉心の70%が損傷しており、別の原子炉では33%の炉心溶融が起きているという詳細な調査結果は、こうした鑑定モデルを使用した分析結果に基づいたものだった。

こうした分析作業に使用される情報の断片とは、ごく単純なものから高度な計測技術が必要とされるものまで多種多様で幅広い。例えば、原子炉内で冷却水が不足するようになってからの経過時間とか、施設内から漏れ出て来るほんの微量のガスや放射性物質についての情報などが含まれる。これら収集された断片的な情報を整理してコンピューターに入力し、シミュレーションモデルを走らせる。こうして、高温の炉心が溶融しつつあるかどうかについての具体的な兆候についてなど、他の方法では決して把握することのできない詳細な姿が見えて来るようになる。

各国の政府や主要な原子力関連企業はそれぞれ独自に開発したこのようなコンピューター・プログラム(業界用語で「セイフティー・コード」と呼ばれる)を所有している。このようなプログラムを所有しているあらゆる組織は、もちろん日本の政府や企業も含めて、福島第一原発での災害に関する対応について、避難措置から今後の起こり得る事態についての予測まで、この鑑定モデルに頼っている。

原子力工学が専門のマイケル・ゴーレイ( Michael W. Golay)、マサチューセッツ工科大学教授は、スリーマイル島事故当時の原子炉評価技術に比べると、「これらのプログラムは、年を追うごとに改善されて良くなってきている」と言う。

今回のような原発災害の詳細は、基本的には当事者や関係者以外、必ずしもすべて外部に公表されるとは限らないし、時には秘密扱いにすらされる性質のものだ。関連業界や政府にとって、こうした事態の検証や評価の結果が、きわめてセンシティブなことであるということの理由の一つとして、原子力事故についての先例が少なすぎるという事実が挙げられよう。核の平和利用の時代が始まって以来、これまでに約600基の民生用原発が建設されたが、世界原子力協会のまとめによると、これまでに炉心溶融をともなうような深刻な事故は三件しか報告されていない。

福島第一原発に関して、様々な鑑定シミュレーションが示しているところに従えば、少なくとも施設内の三基の原子炉において部分的なメルトダウンが起きているということなので、上記、世界原子力協会のいう深刻な事故の数が、今や一挙に2倍に増えてしまったということになる。こうした状況にもかかわらず、政府当局は、民衆の間に恐怖やパニックを引き起こしかねないような厳しい現実(詳細な技術的分析結果)から、何とか眼をそらすよう努力している。

「誰もそんな話はしたがらない」、1993年から1999年まで米国エネルギー庁長官のアドバイザーを務めた原子力問題の専門家、ロバート・アルバレツは言う、「だから彼らの言う事はみんな気休めなのさ」

今後もし、福島での事態がスリーマイル島で起こったようなかたちで進展していくとすれば、鑑定モデルの示すところは長期戦だ。スリーマイル島では、原子炉内にカメラを降ろして内部の状態を視覚的に確認できるようになるまでに3年以上かかった。原子炉の正確な損傷の状況が描けるようになったのは、それからさらに1年後だ。その結果分かったことは、炉心はちょうど半分ほど溶融していたということだ。

定義の上からは、メルトダウン(炉心溶融)とは、原子炉内の炉心が何らかの理由によって極端な高温になり、ウラン燃料とそれを保持している金属格子が部分的に、または全部溶融してしまうことだ。そしてそのプロセスは、人体にとってきわめて危険な放射線の大気への大量放出を伴う。なお、部分的溶融はしばしば燃料棒の端の方(より温度が低い)からではなく、中心部のところから発生する。

これまでに起きた民生用原子力発電所における主なメルトダウン事故は、1979年のスリーマイル島、1980年のフランスはサン・ローラン原子炉、そして、1986年、ウクライナのチェルノブイリの三か所で起きた。

スリーマイル島の事故の後、最も早く開発された「セイフティー・コード」の一つは、モジュラー・アクシデント・アナリシス・プログラムと呼ばれる物だった。原発施設の停電時間の長さや、放出される放射性物質などの情報を入力し、普通程度の速度のコンピューターで原発事故のシミュレーションが可能となるプログラムだった。

このプログラムの開発を担当したFauske & Associatess社(シカゴ)の技術者、ロバート・ヘンリー博士によると、いかなる原子炉であっても、大事故が起きた時にまず最初に現れるサインは水素の放出だという。水素は可燃性が極めて高く、福島第一原発においても、何度か大きな爆発を引き起こしている。同博士はまた、水素ガスが放出されたという事は、すなわち冷却水の水位が低下して、高温の燃料棒が冷却水から露出しているということを示しているのだという。

次の段階で注意しなければならないのは、放出される様々な種類の放射性物質の測定である。これらの情報から炉心の高熱化と徐々に進む溶融の兆候が見えてくるという。

「まず初めに」、ヘンリー博士は言う、「炉心が熱くなればなるほど」ヨウ素131やセシウム137のような、核分裂反応によって容易に蒸発する性質をもつ物質から大気中に放出されて行くことになる、と。そしてさらに事態が悪化して、もし仮に炉心の温度がさらに高まって炉心全体が溶融してしまうような危険な状態に至れば、ストロンチウム90や、プルトニウム239などの比較比較的蒸発しにくい性質をもつ放射性物質までが大気中に放出されるようになってくるのだという。

これら後者の放射性物質が大量に出て来るようになった場合は、「核燃料の本格的な溶融」が始まったものと見なければならないと博士は指摘する。

さらに、博士は同僚たちとともに、今回の日本での事故情報の最初の数日間分についてモデルに投入したところ、炉心溶融は部分的なものにとどまるという分析結果を得たとつけ加えた。

一方、ニュージャージー州にあるソフトウェア開発会社、Micro-Simulation Technology社は、同社独自の鑑定モデルを使用して、今回の事故を調査した。そして、炉心の温度は、原子炉内のいかなる金属でも溶かしてしまうほどの高温、摂氏2250度まで上昇したという結果を得た。

「炉心の一部は溶融している」と同社のリーチィ・クリフ・ポー(Li-chi Cliff Po)社長は言う。彼の分析手法は業界の他のシミュレーションに比べてずっとシンプルなもので、しかも、今回の日本での事故は比較的モデルを作りやすいケースなのだと。それは事故発生直後から数時間、そして数日間にわたって、炉心冷却のための「水が停まった。注入できなかった」ということが明白だったからだという。

「現場で何か理由のわからないことが起きたとか、不手際があったとか、そんなことは何もないと思うね。」ポー博士は言う、「ただ、ほんとに、ひどいことが起きたんだよ」

原子炉のモデリング、セーフティ・コード開発についての主要プレイヤーは、連邦政府の各研究所、それにGE、ウェスティングハウス、アレバ(フランスの企業。福島原発にウラン燃料を供給している)などの原発関連大企業だ。

アルバカーキにあるサンディア・ナショナル・ラボラトリーズは、これまでに数あるプログラムの中でも最も評価の高いプログラムの一つを開発している。このプログラムは原子炉本体だけではなく、原発施設全体をモデルに取り込むことができ、米国内の原発を監督する原子力規制委員会の主要なツールとなっている。

フランスのアレバは「Cathare」というコードネームで呼ばれる原子炉モデルを使用している。

3月21日、スタンフォード大学で、招待者限定のパネルディスカッションが開かれた。テーマは日本で起きている原発事故。ゲストスピーカーはアレバNC社(アレバのリサイクル核燃料に特化した関連会社)の副社長、アラン・ハンセン博士だ。

「明らかに」、彼は聴衆に向かって話し始めた、「我々は近代史上まれにみる大災害を目の当たりにしつつある。」

核燃料に関する技術者でもあるハンセン博士は、同社のドイツの研究所が作成したという何枚かのスライドを使用してプレゼンテーションを行った。その研究所では「今回の事故についての非常に詳細な調査と分析が行われている」という。

プレゼンテーションでは事故の当初の数時間および数日間について起こったことが詳細に示された。それによると、冷却水の水位の低下は燃料棒の四分の三までを露出させたこと、そして炉心の最高温度は少なくとも一時的には摂氏2700度にまで達したであろうことなどが明らかにされた。これは被覆管と呼ばれる核燃料のケースの主な材料である鉄とジルコニウムを溶かしてしまうに十分な高熱である。

「被覆管のジルコニウムが焼け始める」とスライドには書かれていた。さらに続けて、炉心が最高温度に達したときには、「ウランとジルコニウム共晶(原子炉合金)の溶融が始まる」とも。

原子炉内部の構造を示した図では核燃料棒の中心部分から溶融が始まり、そこから放射性物質が放出される様子が描かれている。これら放射性物質はガンをはじめ、様々な深刻な健康被害をもたらすものである。

ハンセン博士が客員教授を務めるスタンフォード大学は、このプレゼンテーションが行われた後、プレゼンに使われた約30枚のスライドをネット上に掲載した。当初、それぞれのスライドの各ページ全てに、アレバ社のロゴと社名、そしてスライドの作成者の名前、Matthias Braunが記されていた。

ところがその後しばらくして、ネット上のプレゼン資料からアレバ社の名前とスライド作成者の名前がすべて消し去られてしまった。さらに、どのようなシミュレーション・プログラムを使用してこのような分析結果に至ったのかという我々の問い合わせに対して、アレバ社からもブラウン博士からも、返事はもらえなかった。

スライドの件について問い合わせると、アレバ社の広報担当者、ジャレット・アダムズは「その件についてはコメントできません」と言った。「なぜなら、それらは公式に発表されたものではないので」と。

福島での危機を注意深くモニターしている、あるヨーロッパの政府の原子力担当者は、進展しつつある大災害の全容を把握するためにこのような鑑定プログラムに頼らざるを得ない日本に対して、深い同情を示しながら、「炉心の状態を直接知る術がないことは明らかだ。日本人たちは本当に、手探りで進んでいくしかないんだ」と述べた。

ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー

# The New York Times Reprints
This copy is for your personal, noncommercial use only. You can order presentation-ready copies for distribution to your colleagues, clients or customers here or use the "Reprints" tool that appears next to any article. Visit www.nytreprints.com for samples and additional information. Order a reprint of this article now.

April 2, 2011
From Far Labs, a Vivid Picture Emerges of Japan Crisis
By WILLIAM J. BROAD

For the clearest picture of what is happening at Japan’s Fukushima Daiichi nuclear power plant, talk to scientists thousands of miles away.

Thanks to the unfamiliar but sophisticated art of atomic forensics, experts around the world have been able to document the situation vividly. Over decades, they have become very good at illuminating the hidden workings of nuclear power plants from afar, turning scraps of information into detailed analyses.

For example, an analysis by a French energy company revealed far more about the condition of the plant’s reactors than the Japanese have ever described: water levels at the reactor cores dropping by as much as three-quarters, and temperatures in those cores soaring to nearly 5,000 degrees Fahrenheit, hot enough to burn and melt the zirconium casings that protect the fuel rods.

Scientists in Europe and America also know from observing the explosions of hydrogen gas at the plant that the nuclear fuel rods had heated to very dangerous levels, and from radioactive plumes how far the rods had disintegrated.

At the same time, the evaluations also show that the reactors at Fukushima Daiichi escaped the deadliest outcomes ? a complete meltdown of the plant.

Most of these computer-based forensics systems were developed after the 1979 partial meltdown at Three Mile Island, when regulators found they were essentially blind to what was happening in the reactor. Since then, to satisfy regulators, companies that run nuclear power plants use snippets of information coming out of a plant to develop simulations of what is happening inside and to perform a variety of risk evaluations.

Indeed, the detailed assessments of the Japanese reactors that Energy Secretary Steven Chu gave on Friday ? when he told reporters that about 70 percent of the core of one reactor had been damaged, and that another reactor had undergone a 33 percent meltdown ? came from forensic modeling.

The bits of information that drive these analyses range from the simple to the complex. They can include everything from the length of time a reactor core lacked cooling water to the subtleties of the gases and radioactive particles being emitted from the plant. Engineers feed the data points into computer simulations that churn out detailed portraits of the imperceptible, including many specifics on the melting of the hot fuel cores.

Governments and companies now possess dozens of these independently developed computer programs, known in industry jargon as “safety codes.” Many of these institutions ? including ones in Japan ? are relying on forensic modeling to analyze the disaster at Fukushima Daiichi to plan for a range of activities, from evacuations to forecasting the likely outcome.

“The codes got better and better” after the accident at Three Mile Island revealed the poor state of reactor assessment, said Michael W. Golay, a professor of nuclear science and engineering at the Massachusetts Institute of Technology.

These portraits of the Japanese disaster tend to be proprietary and confidential, and in some cases secret. One reason the assessments are enormously sensitive for industry and government is the relative lack of precedent: The atomic age has seen the construction of nearly 600 civilian power plants, but according to the World Nuclear Association, only three have undergone serious accidents in which their fuel cores melted down.

Now, as a result of the crisis in Japan, the atomic simulations suggest that the number of serious accidents has suddenly doubled, with three of the reactors at the Fukushima Daiichi complex in some stage of meltdown. Even so, the public authorities have sought to avoid grim technical details that might trigger alarm or even panic.

“They don’t want to go there,” said Robert Alvarez, a nuclear expert who, from 1993 to 1999, was a policy adviser to the secretary of energy. “The spin is all about reassurance.”

If events in Japan unfold as they did at Three Mile Island in Pennsylvania, the forensic modeling could go on for some time. It took more than three years before engineers lowered a camera to visually inspect the damaged core of the Pennsylvania reactor, and another year to map the extent of the destruction. The core turned out to be about half melted.

By definition, a meltdown is the severe overheating of the core of a nuclear reactor that results in either the partial or full liquefaction of its uranium fuel and supporting metal lattice, at times with the atmospheric release of deadly radiation. Partial meltdowns usually strike a core’s middle regions instead of the edge, where temperatures are typically lower.

The main meltdowns of the past at civilian plants were Three Mile Island in 1979, the St.-Laurent reactor in France in 1980, and Chernobyl in Ukraine in 1986.

One of the first safety codes to emerge after Three Mile Island was the Modular Accident Analysis Program. Running on a modest computer, it simulates reactor crises based on such information as the duration of a power blackout and the presence of invisible wisps of radioactive materials.

Robert E. Henry, a developer of the code at Fauske & Associates, an engineering company near Chicago, said that a first sign of major trouble at any reactor was the release of hydrogen ? a highly flammable gas that has fueled several large explosions at Fukushima Daiichi. The gas, he said in an interview, indicated that cooling water had fallen low, exposing the hot fuel rods.

The next alarms, Dr. Henry said, centered on various types of radioactivity that signal increasingly high core temperatures and melting.

First, he said, “as the core gets hotter and hotter,” easily evaporated products of atomic fission ? like iodine 131 and cesium 137 ? fly out. If temperatures rise higher, threatening to melt the core entirely, he added, less volatile products such as strontium 90 and plutonium 239 join the rising plume.

The lofting of the latter particles in large quantities points to “substantial fuel melting,” Dr. Henry said.

He added that he and his colleagues modeled the Japanese accident in its first days and discerned partial ? not full ? core melting.

Micro-Simulation Technology, a software company in Montville, N.J., used its own computer code to model the Japanese accident. It found core temperatures in the reactors soaring as high as 2,250 degrees Celsius, or more than 4,000 degrees Fahrenheit ? hot enough to liquefy many reactor metals.

“Some portion of the core melted,” said Li-chi Cliff Po, the company’s president. He called his methods simpler than most industry simulations, adding that the Japanese disaster was relatively easy to model because the observable facts of the first hours and days were so unremittingly bleak ? “no water in, no injection” to cool the hot cores.

“I don’t think there’s any mystery or foul play,” Dr. Po said of the disaster’s scale. “It’s just so bad.”

The big players in reactor modeling are federal laboratories and large nuclear companies such as General Electric, Westinghouse and Areva, a French group that supplied reactor fuel to the Japanese complex.

The Sandia National Laboratories in Albuquerque wrote one of the most respected codes. It models whole plants and serves as a main tool of the Nuclear Regulatory Commission, the Washington agency that oversees the nation’s reactors.

Areva and French agencies use a reactor code-named Cathare, a complicated acronym that also refers to a kind of goat’s milk cheese.

On March 21, Stanford University presented an invitation-only panel discussion on the Japanese crisis that featured Alan Hansen, an executive vice president of Areva NC, a unit of the company focused on the nuclear fuel cycle.

“Clearly,” he told the audience, “we’re witnessing one of the greatest disasters in modern time.”

Dr. Hansen, a nuclear engineer, presented a slide show that he said the company’s German unit had prepared. That division, he added, “has been analyzing this accident in great detail.”

The presentation gave a blow-by-blow of the accident’s early hours and days. It said drops in cooling water exposed up to three-quarters of the reactor cores, and that peak temperatures hit 2,700 degrees Celsius, or more than 4,800 degrees Fahrenheit. That’s hot enough to melt steel and zirconium ? the main ingredient in the metallic outer shell of a fuel rod, known as the cladding.

“Zirconium in the cladding starts to burn,” said the slide presentation. At the peak temperature, it continued, the core experienced “melting of uranium-zirconium eutectics,” a reactor alloy.

A slide with a cutaway illustration of a reactor featured a glowing hot mass of melted fuel rods in the middle of the core and noted “release of fission products” during meltdown. The products are radioactive fragments of split atoms that can result in cancer and other serious illnesses.

Stanford, where Dr. Hansen is a visiting scholar, posted the slides online after the March presentation. At that time, each of the roughly 30 slides was marked with the Areva symbol or name, and each also gave the name of their author, Matthias Braun.

The posted document was later changed to remove all references to Areva, and Dr. Braun and Areva did not reply to questions about what simulation code or codes the company may have used to arrive at its analysis of the Fukushima disaster.

“We cannot comment on that,” Jarret Adams, a spokesman for Areva, said of the slide presentation. The reason, he added, was “because it was not an officially released document.”

A European atomic official monitoring the Fukushima crisis expressed sympathy for Japan’s need to rely on forensics to grasp the full dimensions of the unfolding disaster.

“Clearly, there’s no access to the core,” the official said. “The Japanese are honestly blind.”

More in Science (2 of 37 articles)
Cleanup Questions as Radiation Spreads

Read More ?
Close

関連記事
この記事にトラックバックする(FC2ブログユーザー)
http://metropolitandiary.blog129.fc2.com/tb.php/514-7c0fefa5

トラックバック

コメント

コメントの投稿

コメントの投稿
管理者にだけ表示を許可する

Appendix

プロフィール

metro

Author:metro
metro172をフォローしましょう
にほんブログ村 海外生活ブログ ニューヨーク情報へ
人気ブログランキングへ
Click here ↑↑ everyday. Thanks!!

当ブログはリンクフリーです

最新トラックバック

検索フォーム

QRコード

QR
上記広告は1ヶ月以上更新のないブログに表示されています。新しい記事を書くことで広告を消せます。