原子炉の安全解析における仮想的炉心崩壊事故
原子力を知りたい
仮想的炉心崩壊事故（ＨＣＤＡ）について教えてください。
原子力マニア
ＨＣＤＡとは、炉心損傷に至る特別なシビアアクシデントのことです。ナトリウムの過度沸騰による燃料ピン破損が原因で発生します。
原子力を知りたい
ＨＣＤＡが進むとどうなるんですか？
原子力マニア
反応度挿入などの要因が重なると、炉心が急速に膨張し、容器に衝撃を与えます。その結果、ナトリウムが噴出し、炉心全体の溶融につながり、炉心崩壊事故に至ります。
仮想的炉心崩壊事故とは。
「原子力用語の『仮想的炉心崩壊事故』は、高速炉の安全解析において、設計基準事象を越えて炉心損傷に至る事故を指します。この中でも、仮想的炉心崩壊事故（ＨＣＤＡ）は、特に重大なシビアアクシデントにつながる特殊なケースとして重要視されています。
ＨＣＤＡでは、ナトリウム冷却材の流量低下と制御棒挿入障害が複合的に発生し、ナトリウムの過剰沸騰、燃料ピン破損、炉心局所の燃料溶融を招くと想定されます。さらに、即発臨界を超える反応度挿入が加わると、炉心は急激に膨張して機械的エネルギーを放出し、原子炉容器や遮蔽プラグに衝撃を与えます。これによってナトリウムが噴出し、炉心の冷却機能が失われると、炉心全体の溶融が進み、炉心崩壊事故に至るものとされています。」
炉心崩壊事故の分類
-炉心崩壊事故の分類-
原子炉の安全性評価において、炉心崩壊事故とは、原子炉の炉心内で制御不能な核分裂連鎖反応が発生し、炉心内の燃料が著しく損傷する重大事故を指します。炉心崩壊事故は、その発生メカニズムや進行様式に応じて、以下のように分類されます。
* -冷却材喪失事故 (LOCA)- 原子炉の冷却材が喪失することで、燃料の冷却が十分にできなくなり、炉心温度が上昇して燃料損傷に至る事故。
* -制御棒引抜事故 (RIA)- 制御棒の異常な引抜により、炉心の核反応度が急上昇し、瞬間的に大量のエネルギーが放出されて燃料損傷を引き起こす事故。
* -過渡過電力事故 (ATWS)- 原子炉の停止システムが故障し、炉心が制御不能な状態となり、炉心温度が上昇して燃料損傷に至る事故。
* -燃料装荷事故- 核燃料の設計や製造に欠陥があり、それが原因で燃料損傷が発生する事故。
* -外部事象事故- 地震、津波、航空機衝突などの外部事象が原子炉施設に影響を及ぼし、炉心崩壊に至る事故。
仮想的炉心崩壊事故の特徴
原子力発電所の安全確保のためには、仮想的炉心崩壊事故（HICC）に備えた対策が不可欠です。この事故は、炉心で重大事故が発生し、冷却不能となって炉心が溶融した場合を想定しています。
HICCの特徴は、極めて低頻度で発生するものの、発生した場合には甚大な被害が及ぶことです。そのため、原子力発電所では、この事故が発生した際の対策を講じ、事故の進行を食い止め、環境への影響を最小限に抑えることが求められています。
仮想的炉心崩壊事故の起因過程
-仮想的炉心崩壊事故の起因過程-
原子炉の安全解析では、最悪のケースを想定した仮想的炉心崩壊事故 (LOCA)が考慮されます。LOCAは、冷却材喪失や過渡現象などのさまざまな要因により引き起こされる可能性があります。
LOCAの起因過程は、通常、次のステップで進行します。
* -冷却材喪失- 破損した配管や機器などから冷却材が喪失すると、炉心内の燃料が過熱し始めます。
* -格納容器内の圧力上昇- 冷却材が蒸発すると、格納容器内の圧力が上昇します。
* -燃料の損傷- 過熱した燃料は被覆が破損し、核分裂生成物を放出します。
* -炉心崩壊- 放出された核分裂生成物が制御不能な連鎖反応を引き起こし、炉心を崩壊させます。
仮想的炉心崩壊事故の進行
-原子炉の安全解析における仮想的炉心崩壊事故-
-仮想的炉心崩壊事故の進行-
仮想的炉心崩壊事故（HAF）は、原子炉の冷却機能が失われ、核燃料が高温になり溶融するような重大事故です。この進行は、以下の段階に分けて検討されます。
* -初期段階-冷却剤の喪失により、燃料被覆管の温度が上昇します。
* -遷移段階-燃料被覆管が破損し、核燃料が放出されます。
* -ピーク段階-核燃料が溶融し、炉心の一部が崩壊します。
* -終息段階-溶融核燃料が炉容器の下部に蓄積し、最終的に凝固します。
HAFの進行は、冷却剤の喪失の速度、燃料被覆管の耐熱性、核燃料の特性などの要因に影響されます。原子力発電所では、このような事故を防ぎ、進行を制御するための多重障壁が設けられています。
仮想的炉心崩壊事故の対策
原子炉の安全解析においては、仮想的炉心崩壊事故が検討されます。これは、極めて稀なものの、想定し得る最悪の事態を想定した事故シナリオです。この事故が発生した場合でも、原子炉の重大事故を防ぐために、さまざまな 対策が取られています。
対策の一つは、原子炉格納容器です。格納容器は、原子炉を覆う頑丈な構造物で、事故時の放射性物質の拡散を防ぎます。また、非常用炉心冷却装置が設置されており、事故発生時には原子炉を冷却して炉心溶融を防ぎます。さらに、原子炉周辺には緊急時対応センターが設置されており、事故時の迅速な対応体制が構築されています。こうした対策により、仮想的炉心崩壊事故が発生した場合でも、原子炉の重大事故を防ぐことが目指されています。