畑のたより、環境・核篇：SSブログ

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文芸春秋9月号の木村俊雄氏論文について=⑰漏えい面積に変動が起こる　 [東電核災害の検証]

新潟県の技術委員会で木村氏の主張が取り上げらた。新潟県の技術委員会では、福島事故検証課題別ディスカッションの【地震動による重要機器の影響】で、１号機非常用復水器（ＩＣ）の小破口ＬＯＣＡの可能性を論じている。田中三彦委員から問題提起された。

⑰漏えい面積に変動が起こる

11日の午後１８時ごろ､津波来襲から約2時間20分後に「当直は、中央制御室において、制御盤上、ＩＣ（A 系）の供給配管隔離弁（MO-2A）、戻り配管隔離弁（MO-3A）の『全閉』を示す緑色表示ランプが点灯していることに気付｣いている。津波浸水で分電盤や電源盤が海水水没したので、弁を開閉駆動する電流や弁を制御し表示ランプ用の電流が流れなくなった。
当直等は、2時間余りたち「乾いて表示ランプが点灯した可能性があると考えた。｣(政府事故調）。配管に微弱な直流電流を流し、それが切れたり弱くなると「配管破断」信号が発信される仕組みがあったから、「一部が乾いて｣直流電流が復活すると、直ぐに「配管破断」信号が発信され、その結果として「非常用復水器のすべての隔離弁が閉動作した」と当直・運転員等は考えたそうだ。（東電事故調最終報告１２６頁）
ＰＣＶ格納容器内の弁は交流電源で弁駆動するから、閉鎖指示の信号電流がきても弁は作動できない。１Ａ弁､１Ｂ弁､４Ａ弁､４Ｂ弁は開いている。直流で弁駆動されている残りの弁は、信号電流で閉鎖作動する。３Ｂ弁は15時02分から､３Ａ・戻り復水隔離弁は34分から閉止されている。だから「配管破断信号｣に反応して閉鎖しうるのは２Ａ弁と２Ｂ弁。これらの弁から復水器タンクに寄った箇所から蒸気管ベントラインが分岐している。これらの弁が閉止すると、ベントラインからの漏えいが止まる。
「一部が乾いて｣直流電流が復活し「配管破断」信号が発信されたのは、何時だろう。乾くには時間がかかるだろう。仮に復活17時50分頃で、２Ａ弁と２Ｂ弁は閉鎖。弁閉鎖でベントラインからの200㎟×２管の漏えいがなくなった。当直・運転員等は午後１８時18分、中央制御室で２Ａ、３Ａを開く操作をしている。これで漏えい200㎟復活。
　この30分間の炉圧の動きは？解析図では17時15分頃までは､逃し安全弁ＰＣＶの弁体が炉圧・水上などで押し上げられているし、ベントラインの漏えいと合わせて､ＰＣＶ弁が閉鎖する炉圧付近にある。解析は漏えい面積変動はない前提だが、この稿では炉圧低下はＰＣＶ弁体を押し上げる力の減少､漏えい面積に減少になる。面積減少は漏えい量減少だから炉圧が上昇する輪が廻る。ＰＣＶからの漏えいがなくても、ＩＣベントラインの400㎟からの漏えいだけで、炉圧が上がらなくなるまで、ＰＣＶ弁が閉鎖する炉圧付近を上下するのだろう。そうなっているうちに､17時45分頃の直流電流復活[→]ＩＣベントラインの400㎟からの漏えい停止になったとしよう。炉圧が上昇しＰＣＶ弁体を押し上げる力が強くなり、ＰＣＶ漏えい面積が400㎟増えて､その炉圧と漏えい面積付近を上下する事になるのだろう。

私はＳＲＶとＳＶの弁座が､2時間余り仕様温度の倍以上高温の過熱蒸気に曝され、炉圧上昇を契機に損傷を起こしたと考えている。最初は１㎟程の微小なものだろうが､通過する過熱水蒸気による高温クリープで徐々に拡大していく。

18時18分の２Ａ、３Ａの開操作でＩＣベントラインＡ系の200㎟の漏えいが復活。そしてＩＣ非常用復水器の本水蒸気管に炉の水蒸気が流れ込む。東電の解析では、Ａ系の復水器タンクの約160トンの水は《A 系は B 系と同様に自動起動後に一旦停止するが、その後A 系のみで原子炉圧力制御を実施（３回起動停止実施）しており、評価の結果、津波到達頃に冷却水温度が約 100℃に到達する結果となった。実際、IC の冷却水温度を示す記録計によれば、A 系は一旦 70℃程度で停滞したものの、その後の操作により津波到達頃には 100℃に到達しており、》としている。
http://www.tepco.co.jp/decommission/information/submission/pdf/131113.pdf

それから2時間半たっているから冷えて､流れ込む水蒸気に応じて大量の水蒸気が直ちには出ないだろう。運転員は[中央制御室の非常扉を開けて外に出てＩＣ排気口「豚の鼻」の方向を見た。その方向から、少量の蒸気が発生しているのを確認した。]という。

また東京電力の解析では、18時10分頃に原子炉の水位が､詰まった核燃料ペレットの上部､有効燃料頂部ＴＡＦ・タフにまで下がっている。下部の有効燃料底部ＢＡＦに19時30分頃に到達している評価だ。その間の水位が下がり露出した燃料部分の温度が､生成する崩壊熱で上がる。崩壊熱は、下部から挙がっているくる水蒸気を過熱して持って行く蒸気冷却があるだけだ。それは、水素ガス生成と表裏一体にある。蒸気冷却を勘案しても、炉心の温度は上昇し18時50分頃には、燃料被覆管が1200℃程度､20時ころには核燃料ペレット・焼結ＵＯ₂の融点､2700～2800℃と評価している。東京電力の解析には、18時18～25分の7分のＩＣ再稼働は織り込まれていない。それによる復水生成と原子炉への戻り復水などは評価で考慮されていない。だからその分、イベントの時刻が遅れるが、全体的な動きは変わらないとなるだろう。

2019-09-11 12:00 nice!(0) コメント(0)

文芸春秋9月号の木村俊雄氏論文について=⑯追加漏れ口は何処に　加筆　 [東電核災害の検証]

⑯追加漏れ口は何処に

原子力規制委員会は､逃し安全弁ＳＲＶの「安全弁は原子炉圧力がスプリングによる圧力に打ち勝って弁体を押し上げる構造であり、徐々に原子炉圧力容器内の蒸気が排出される｣「逃し弁は、作動圧を越えると強制的に開となる構造であり、、一気に原子炉圧力容器内の蒸気が排出される｣「したがって、安全弁機能と逃し弁機能との作動時の蒸気の排出状況が異なり、｣と説明している。(中間報告書NREP-0001の63,64頁)　http://www.nsr.go.jp/data/000069286.pdf

だから、ＳＲＶやＳＶ安全弁が閉じる炉圧を越えて上がり【原子炉圧力がスプリングによる圧力に打ち勝って弁体を押し上げ】【徐々に原子炉圧力容器内の蒸気が排出され】る。炉圧が上昇するからその量が増える。ＩＣ非常用復水器の蒸気管ベントラインの漏えいと合わせて、相当な量になるだろう。やがて、それが漏えい面積で、800㎟になる。そうなれば炉圧は7.64Mpa以上は上がらないだろう。

ＩＣベントラインの割れ目など漏えい孔は、小さくとも、通過する水蒸気などの高温で熱くなり高温クリープで成長して大きく広くなる。１管で最大で200㎟相当の漏えいで､Ａ系Ｂ系の２管で最大400㎟に相当する。中間報告書NREP-0001の通りなら３弁あるＳＶ、４弁あるＳＲＶは完全に閉まらず、完全に開いてもいない状態である。全体で漏えい面４００～６００㎟に相当する漏えいがあればよい。総合計で漏えい面積で、800㎟相当になる。

また、この稿の仮定では、原子炉内はドライアウトしている。「『自然循環』による水流がなくなると、炉心内の燃料ペレット（直径・高さともに一センチ程度の円筒型に焼き固めた燃料）が入っているパイプ（燃料被覆管）の表面に『気泡』がびっしり張り付きます。この『気泡』が壁となって、熱を発している燃料被覆管と冷却水を隔離してしまい、冷やすことができなくなり｣という状態に【地震の後、わずか一分三十秒後に『ドライアウト』が起こっていた可能性が高い】(2019年9月文芸春秋・木村俊雄氏論文173頁)

そして、この気泡が被覆管の放熱＝冷却を阻害し、ジルコニウム合金製の被覆管が高温化する。被覆管の融点1850℃に達するはるか手前の800℃以上で､高温の金属ジルコニウムと気泡を作る水蒸気・水とが化学反応が盛んになる。。反応式はZr＋2H2O → ZrO2＋4Hである。水は分解されて水素ガスが生成し、ジルコニウムは酸化されて脆い酸化物となる。また800℃位にまで過熱された水蒸気が発生している。こうした高温800℃以上の水蒸気や水素ガスが､ＳＲＶ逃し安全弁の弁体を押し上げ徐々に原子炉圧力容器内に排出されてる。

そして弁の仕様では使用【の最高温度は302℃であり、高温でも500℃程度までしか想定していない。】900℃位の蒸気が【通ることによって弁座破損し完全に閉まらなくなることは容易に考えられる。】と圓山重直/東北大学流体科学研究所教授は指摘している。そして当時の計測データから､【20:26頃に安全弁（ SV203-4C）の弁座に直径1.7cm相当の隙間が空き】と分析・推計している。これは漏えい面積では２２７㎟になり、安全弁だから高温の水蒸気は格納容器のＤ／Ｗドライウェルに出ることになる。（2015年論文）

　http://www.ifs.tohoku.ac.jp/maru/atom/HTCRep/HTCRep.35.1.pdf)

原子力規制委員会は､【過熱蒸気により逃し安全弁のフランジガスケット部が損傷し、圧力容器気相部温度が450℃に達した時点で漏えい発生を仮定】している(中間報告書の61頁)。だからＳＲＶとＳＶの”弁座破損し完全に閉まらなくなる”ことは十二分にあると考えられる。

そして、この稿では水蒸気と水素ガスが漏えいする。ＳＲＶが漏えいの主体ならば、S/Cが漏えい先になる。水蒸気はS/C圧力抑制プール内で凝縮するが、水素ガスは凝縮しないので、泡が形成されるだろう。発泡しても､細かい小さな泡で音が余りしないと思うが､時折はW/Dとの圧力調整弁の音がするだろう。ＳＶ安全弁が漏えいの主体とすると､格納容器のＤ／Ｗドライウェルが漏えい先だから、そのような発泡､発音も稀なことになるだろう。

運転員・当直等がＳＲＶの作動音を聞いたという証言がないから､ＳＶ安全弁の弁座が破損し完全に閉まらなくなったとすると、見られる。

2019-09-10 09:07 nice!(0) コメント(0)

文芸春秋9月号の木村俊雄氏論文について=⑮漏れ口の総口面積は　 [東電核災害の検証]

⑮漏れ口の総口面積は

１号機では、ＳＲＶ主蒸気逃がし安全弁が動作した記録がないし、作動音を聞いたという証言もない。
２号機､３号機では､動作した記録がある。水蒸気が轟音を立てて排気管を通り圧力抑制室内に噴き出る音が聞かれていない。「２号機では運転員が地鳴りのような作動音を聞いている。３号機でも作動音が確認されて｣いる。（中間まとめ）
　1号機は原子炉炉圧６Mpaで時刻34分に上昇開始し始めたから、約11分28秒後には7.64Mpaに､ＳＲＶの低作動圧に達する。時刻は15時45分30秒。しかし作動音せず。次の作動圧は7.71Mpaで20秒後の15時46分に､8.51Mpaで5分36秒後の52分頃に､8.62Mpに46秒後の15時53分達する見込まれるが、いずれも作動音を聞いたという証言はない。
東電が云うようにように《原子炉圧力容器の圧力がSRVのバネ設定を超えると自動で弁が開く単純な構造（安全弁機能）であり，全てが不動作になることは考えがたい》から､何処かに、炉蒸気の漏れ口が新たに出来た､これまでにあったＩＣ蒸気ベントライの割れ目の他に出来たのだろう。それで漏れ量の総量が増え、ＳＲＶ作動の炉圧まで上がらなかった､達しなかったのだろう。

どれ位の大きさで、どのあたりにできたのだろうか。

《1号機において小規模漏えいの発生により逃し安全弁が不作動となった可能性》を､原子力規制委員会は、2013平成25年11月の〔東京電力福島第一原子力発電所における事故の分析に係る検討会〕で検討している。その結果は、2014平成26年10月８日付けの「東京電力福島第一原子力発電所事故の分析中間報告書　NREP-0001｣に出ている。57頁以降から抜き出す。　　http://www.nsr.go.jp/data/000069286.pdf

津波到達後の小規模漏えい・気体ガスの漏えい面積　㎟
７００㎟　ＳＲＶ弁の安全弁の作動圧､7.64Mpaより､原子炉圧力が大きくなる
８００㎟　ＳＲＶ弁の安全弁の作動圧､7.64Mpaと､原子炉圧力が同程度になる
９００㎟　ＳＲＶ弁の安全弁の作動圧､7.64Mpaよりも､原子炉圧力が小さくなる

だからＩＣベントラインの漏えい面積と合わせて、800㎟になるなら、7.64Mpa以上に炉圧は上がらないだろう。

中間報告書の62頁の図4.3に加筆・編集

続く

2019-09-08 12:00 nice!(0) コメント(0)

文芸春秋9月号の木村俊雄氏論文について=⑭炉蒸気の漏れ口が新たに出来た　 [東電核災害の検証]

蒸気ベントライの割れ目の他に､新たな炉水蒸気・水素ガス・気体性放射能が炉心・原子炉圧力容器から漏れる・噴出口が１５時４０分ころに出来たことがはっきりしている。
15時34分には、ＩＣ非常用復水器への炉水蒸気の流入はＡ系とＢ系でも止まっている。ＩＣ蒸気ベントライ系の割れ目からの吹き出しだけが､炉水蒸気の流出炉である。口の面積が200～400㎟の噴出だけだ。ＩＣは15時19分に炉圧６Mpaメガパスカル約60気圧で停止させ７Mpa約70気圧に騰がった２４分・5分間後にＡ系のみ再起動。炉圧６Mpaに下がった26分に再停止させ32分７Mpaに騰がった６分間後にＡ系のみ再起動させ６Mpaに下がった34分に再停止させてる。炉圧が上昇していく。順調なら7分間後の41分には７Mpaに騰がるだろう。その時刻前の37分頃には津波来襲で配電盤や電源盤が海水に没して弁のコントロール電流や弁駆動電流が流れなくなった。だから、ＩＣ非常用復水器を再起動できない。炉圧が上昇続ける。

こんな時に備えて、圧力容器・原子炉炉圧が高くなり過ぎて原子炉・圧力容器が破損する過圧破損を避ける為に
､　ある炉圧・圧力に達すると開く弁を付けてある。名はＳＲＶ主蒸気逃がし安全弁：Safety Relief Valve。弁が開くと、原子炉内に溜まっていた高温高圧の蒸気が一気に圧力容器を納めてある格納容器内や排気管に噴出する。それで、圧力は低下する。過圧を避けれる。
水蒸気は最終的に格納容器の「サプレッションチェンバー」（圧力抑制室）内に貯えられている大量の水の中へ導かれて凝縮し、温水になる。原子炉圧力がある程度低下すると弁は自動的に閉じるが、崩壊熱により原子炉圧力がふたたび上昇するので、再び弁は開く。
弁を開ける機構には「逃がし弁機構」（電気が必要）と「安全弁機構」（バネ式。電気不要）がある。今回は、配電盤が海水に没し電気はないので、電気不要の安全弁機構の仕組みを示す。図

スプリングによる弁を閉じる圧力に原子炉・炉水蒸気圧力が打ち勝って弁体を押し上げる機械的仕組みだ。これの故障は考えにくいが、１号機には、スプリングの押圧力で４種類の弁が付いていた。7.64Mpaメガパスカルが２弁､7.71Mpaの２弁､8.51Mpaで２弁､と8.62Mpaで１弁である。どれか一つが開けば、原子炉は圧両破裂しない設計である。
1号機が１Mpa上がるには約7分掛かってる。６Mpaで時刻34分に上昇開始し始めたから、約12分後には7.64Mpaに達する。時刻は15時46分。しかし、ＳＲＶ主蒸気逃がし安全弁が作動し､水蒸気が轟音を立てて排気管を通り圧力抑制室内に噴き出る音がしない。「２号機では運転員が地鳴りのような作動音を聞いている。３号機でも作動音が確認されて｣いる（中間まとめ）２号機､３号機には､動作した記録もある。しかし１号機では、動作した記録がないし、作動音を聞いたという証言もない。

どこかに、炉蒸気の漏れ口が新たに出来た､これまでにあったＩＣ蒸気ベントライの割れ目の他に出来たのだろう。

2019-09-07 12:00 nice!(0) コメント(0)