_ [雑談] 核燃料について勉強

福島原発のことがあるので、あやふやな知識を少しはっきりさせるために基本中の基本を勉強中。

とりあえず大雑把に分かっていることを書いてみる。

原発

水に入れた核燃料を核分裂で熱くしてお湯を沸かして、その湯気で風車を回して発電している。

使用前の核燃料

ウラン235とかでできている。ウランの原子核は不安定なので常に崩壊して放射線を出している。だけどウランは半減期が数億年だったりするので、そこまで不安定ではなく、放射線はそんなに出ていない。

だから使用前の核燃料はそれほど危険ではないし、熱くもない。素手で触っても大丈夫らしい。

核分裂連鎖反応

ウラン235に外から中性子を与えると核分裂して別の物質になる、で、そのときにウラン235から中性子が飛び出て隣のウラン235に入る、そうすると隣のウランも核分裂して中性子が飛び出てその隣のウラン235に入る、これが繰り返されるのが核分裂連鎖反応でドミノみたいにどんどん続く。

そのときにいっぱい熱が出るので、お湯をすごい勢いで沸かせる。

臨界っていうのは核分裂連鎖反応が継続している状態のこと。

制御棒

原発には制御棒が付いている。この棒を核分裂させている燃料の入っている水に漬けると中性子がこの棒に吸い取られるので、ウラン235に中性子が入らなくなって、連鎖反応が止まる。

使用済み核燃料

ウラン235が核分裂すると200種類くらいの全然別の物質に変わる、これらが元のウラン235よりも遥かに不安定な物質たちなので、どんどん崩壊していっぱい放射線が出る。

安定して核分裂連鎖反応させるために、燃料の中にウランがまだいっぱい残っているところで燃料は交換しているらしい。

それで残りのウランがもったいないから、燃料の容器に残っているウランを集めて新しい燃料を作りたい、というのが核燃料サイクルなんだって。

使用済み核燃料の放射線量

使用済み核燃料の放射線量は0cmの距離で1万Sv/hから10万Sv/hくらいあるらしい。 https://web.archive.org/web/20130225215409/http://www.nsr.go.jp/archive/nisa/koho/symposium/files/shimane/program06.pdf

人間は一度に7Sv浴びると絶対死ぬらしい。使用済み核燃料の真横に3秒くらい立っていたら7Sv越えちゃう。

10年経てば放射線量は100分の1くらいに下がるらしい。

使用済み核燃料の熱

臨界中と比べたらわずか7%くらいの温度なのだそうだが、ウラン235よりもずっと不安定な物質たちはどんどん崩壊していくので、これらが消えるまで放射線だけじゃなくて崩壊熱も出続ける。

この崩壊熱だけで核燃料の容器を溶かすのに十分なので、10年近くは水に漬けておかないといけない。そのあとも温度はさらに下るが、それでも100度以上にはなるみたい。

危険度の低いウラン235から超危険な放射性物質に変身しちゃった核燃料の容器が溶けて中身が出てきちゃったら大変。

福島原発の格納容器が溶けたのは崩壊熱のせいかな？それとも臨界していたのかな？まだ勉強中。

福島第一原発のヤバイ場所

1/2号機排気筒の配管に10Sv/h出ている場所がある。40分そこにいたらその場で死んじゃう。

2号機の格納容器の中では530Sv/hr出ているらしい。中に入ったら1分経たずに死ぬ。

東京の新宿とかは0.03μSv/hくらいらしい。

でも、使用済み核燃料の表面の1万Sv/hよりは全然低いけどね。

放射線を浴びると何で人間が死ぬの？

DNAが壊れて新しいちゃんとした細胞が作れなくなるから。でも即死するのはどういう理屈なんだろうか。

放射線で機械が壊れる

これもちゃんと訳を知りたい。

放射能を取り除くことなんてできるのか。

不安定な元素が安定した元素に変化する最中の、崩壊しているところで、放射線が出るんでしょ。この物質世界の基礎の部分で起きている現象だから、これを無くすことはできないよなあ。タイムマシーンが発明されるくらいの科学力がなきゃ無理な気がする。

というわけで、使用中および使用後の核燃料が放射線と熱の両方で、とてつもなく危険。これがなかったら、別に原発に問題はない。

まだ勉強中。