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6/19 福島原発の放射能汚染水の全容を紹介します!その2詳細編

さて、この話は「福島原発の放射能汚染水の全容を紹介します!その1」を読んだ方を前提に話を進めます。まだお読みでない方は、まず「その1」を読んでください。「その1」では、ほとんど数字を使わないで、放射能汚染水がどこから生じたのか、現況はどうなっているのか、現在取り組んでいる水処理システムの概要の紹介を行いました。

概略は「その1」で理解できると思いますが、日々発表されているデータの意味や、なぜ6月末がタイムリミットなのか、などはこれだけではわかりません。実をいうと、これまで発表されてきた「サブドレン」というのがどこにあるのか、私は今回の詳細な調査を行うまで知りませんでした。6月になって出てきた報告書で初めてその場所がよく理解できました。念のために今回のまとめを行うために遡って確認したら、以前非常にわかりにくい形で発表されていましたが、とても普通の人間に理解できるような説明の図とは思えませんでした。

とはいえ、東京電力も最近になってようやく用語集を公開したり、少しは国民を意識した対応が見えてきているので、ここではあまり追求しないことにします。

なお、今回の記事は、主に以下の資料を元に構成しています。

首相官邸HP資料
http://www.kantei.go.jp/saigai/pdf/201106131700genpatsu.pdf

福島第一原子力発電所3号機取水口付近からの放射性物質を含む水の外部への流出に係る対応に関する経済産業省原子力安全・保安院への報告について(6/2)
http://www.tepco.co.jp/cc/press/betu11_j/images/110602c.pdf
福島第一原子力発電所3号機取水口付近からの放射性物質を含む水の外部への流出に係る対応に関する経済産業省原子力安全・保安院への報告について(その2)(6/3)
http://www.tepco.co.jp/cc/press/betu11_j/images/110603a.pdf
福島第一原子力発電所に滞留している高い放射線量が検出された排水の集中廃棄物処理施設への移送に係る報告書の提出について(6/8)
http://www.tepco.co.jp/cc/press/betu11_j/images/110608m.pdf
福島第一原子力発電所における高濃度の放射性物質を含む溜まり水の処理設備および貯蔵設備の設置に関する経済産業省原子力安全・保安院への報告について(6/9)
http://www.tepco.co.jp/cc/press/betu11_j/images/110609g.pdf

※なお、上記資料のほとんどが専門用語や略号が多くて非常にわかりにくいため、読むにはかなり気合いを入れてかからないと難しいということを予めお伝えしておきます。

7.福島第一原発の施設を理解しましょう。(2)

さて、「その1」では複雑になるので省略した建物の構造についてここではご紹介します。
実は、原発の建物は「原子炉建屋(R/B)」と「タービン建屋(T/B)」だけではないということはその1でご紹介した全体図からもなんとなくおわかりと思います。実はそれ以外にも「廃棄物処理建屋(Rw/B)」と「コントロール建屋(C/B)」というものがあります。それ以外にもおそらく関連施設はありますが、汚染水の理解のためにはこれだけ知っていれば充分です。

なお、この図において、OPという記号が出てきますが、これは海抜だと思っていましたが正確にはそうではなくて、大阪湾最低潮位のことを表すそうです。TP(東京湾平均海面)とは違っていて、OP+1.3m=TP+-0m=海抜0mということなので、いわゆる海抜とは1.3mずれがあるようです。関西では主にOPを使うようで、なぜ福島県でOPを使っているのかはわかりません。こういうところも解説が一切ないため、東京電力の発表資料がわかりにくい原因の一つです。ここでは絶対値は別として、OPは海抜と大ざっぱにとらえておきましょう。今後、OP4000と書いてあったら、+4000mmということで、海抜4mと便宜的にこの記事の中では記載させてもらいます。図の中の矢印の意味は後ほど説明します。

※6/20追記:OPは大阪港ではなく、小名浜港の平均海面水位だろうという指摘を受けました。たぶんそちらの方が正しいと思います。訂正します。

6/19建屋12号機


6/19建屋34号機

つぎに、集中廃棄物処理施設について説明します。集中廃棄物処理施設というのは、この4つの建物を全部合わせていう名称のようです。この施設は、4月上旬に意図的に「低レベル汚染水」を流した場所として名前は聞いたことがあると思います。その後、2号機のタービン建屋の超高濃度のたまり水をこの中の「プロセス主建屋」に移送しています。

6/19集中廃棄物処理施設

集中廃棄物処理施設の位置を理解してもらうために「その1」でも掲載した図を再掲しますが、原発全体の中での位置関係でいうと、4号機の南側(図でいうと右側)になります。緑色で塗ったあたりです。

6/19水処理装置概略図

実は、ここは現在、汚染水処理装置を設置している場所でもあります。処理工程では油分分離装置→セシウム除去装置→除染装置の順番なのですが、なぜか油分分離装置と除染装置が同じ建屋にあり、汚染水はプロセス主建屋→焼却工作室建屋→プロセス主建屋という無駄な動きをさせられていることに注目ください。おそらくは設置場所がなかったのでこのような変則的な設置になったのでしょう。

6/19キュリオン場所

最後に、地下水(サブドレン)の場所をわかりやすく示した図を紹介します。二日に一度くらい、サブドレンの放射性物質のデータが東京電力のHPに公表されています。1号機から6号機までのサブドレンと、深井戸についてのデータです。1号機から6号機までのサブドレンの位置がタービン建屋よりも海側にあるということを私は初めて認識しました。今日の記事にはあまり関係ありませんが、せっかくのまとめなのでここに掲載しておきます。

6/19サブドレン場所


8.放射能汚染水の経緯の復習

それでは、「その1」においてある程度流れをご紹介してきましたが、途中までになっていた部分を追加して整理します。

3/17以降、使用済み燃料プールに対しては、1号機:428トン、2号機:1107~1122トン、3号機:5936.5トン、4号機:5497.2トン、共用プール:130トンで、合計約13000トンの水が注ぎ込まれています(首相官邸HPより)。3月中のめくら撃ちのような放水は放射能汚染水に加わっている可能性もありますが、途中からは水量を把握した上で、少なくなったら追加するというスタイルに変更していますので、この注水に関しては、あまり放射能汚染水には寄与していないと考えてもいいと思います。従って、以下の考察では、この使用済み燃料プールへの注水は考慮しません。

次に、各原子炉への注水量です。これは、最近ではほぼ安定していて、6/19現在、1号機は約4.5トン/時、2号機は約4.9トン/時、3号機は11.3トン/時なので、3つ合わせて20.7トン、24をかけると1日約500トンという計算ができます。これは、データが全て発表されていますので、全部計算すれば正確な数字は出せますが、この数字を正確にすることにあまり意味がないので、マスコミでもいわれている数字を概算のために使用します。当初はもう少し量が多かったと思いますが、「その1」でも述べたように、崩壊熱を奪うために使われて蒸発する分もあるため、注入量全てが放射能汚染水になっているわけではありません。ある時点での注入量の合計が何かの報告書に出ていたと思うのですが、いますぐにそれを探し出せないので、とりあえず「4/22 福島原発で注ぎ込まれた冷却水はどこへ行ったのか?その5」に合ったデータだけ再度記載しておきます。
4/21までの注水量:1号機:8484トン、2号機:12708トン、3号機:12192トン、合計:33384トン
4月下旬の時点で、3つ合わせて約20トン/時なので、一日あたり500トンという注入量になっています。その後水棺をするために量を増やしたりしたため、一時期はもっと多かったと思いますが、大ざっぱに毎日500トンの注入量というのは一つの目安としていいと思います。そして、4/22の時点で、東京電力は約67500トンの放射能汚染水があると述べていました。現在、10万5000トンということですので、2ヶ月で約4万トン増えたことになります。

放射能汚染水は、判明しているだけでこれまで3回海に流れています。

(1) 一つは、高濃度の放射能汚染水がいっぱいになりそうになったため、やむを得ず集中廃棄物処理施設にたまっていた「低レベル」の汚染水を意図的に海に流しました。
4/4~4/10 緊急放出した集中廃棄物処理施設などからの低濃度汚染水の放出量は10,393トン、放射性物質量は3核種合計1.5×10^11 Bq(150ギガBq=1500億Bq)でした。
これを平均すると、1500億Bq/約10000トン=1500億Bq/1000万L=15000Bq/Lということ(1000L=1m3=1トン)になります。I-131がCs-134やCs-137の10倍くらい存在していましたので、I-131にして13000Bq/L程度はあったということで、「低レベル」と名付けていますが、当然のことながら基準値を大幅に超える、かなりの濃度の汚染水であったことがわかります。

(2) ちょうどその頃、2号機から大量に高濃度の汚染水が流出していることが判明しています。4/2にこの流出が判明しました。今だに海水にはこの影響が残っていて、これから魚介類への影響が出てくる可能性もまだ残っています。大きな魚への影響は半年後に出てくるということなので、まだ油断はできません。
4/1~4/6 2号機タービン建屋高濃度汚染水の漏洩による港湾内への流出量は520トン、放射性物質量は3核種合計で4.7×10^15 Bq(4700テラBq=4700兆Bq)でした。

(3) 2号機の汚染水流出もほぼ収まりかけたかな?と思った頃に、今度は3号機から海への流出が起きました。2度目ということで、原子力保安院も徹底した調査と対策を東京電力に求めました。そのおかげで、これまで東京電力が公開してこなかった情報が表に出てきて、やっと汚染水に関する全貌がわかるようになりました。
5/10~5/11 3号機タービン建屋高濃度汚染水の漏洩による港湾内への流出量は 250トン、放射性物質量は3核種合計で2.0×10^13Bq(20テラBq=20兆Bq)でした。

(4) その他。実は、沿岸の汚染水のデータを見る限り、それ以外にも小規模な汚染水の流出が起こっている可能性は否定できません。今日は残念ながら時間の関係で省略しますが、この続きというか補足を書くチャンスがあったら、ぜひそのあたりの解析をしたいと思っています。


9.なぜ6月末がタイムリミットなのか?

本当はいろいろと書きたいのですが、ここまで書くだけでもかなり時間をとられてしまったので、皆さんが一番知りたいであろう、なぜ汚染水処理装置の稼働を東京電力が急いでいるのかを「その2」の最後に紹介します。それ以外のことは、タイミングが一週間遅れても問題ありませんが、汚染水処理のタイムリミットの話は来週では意味がありません。その他の話は、いずれ「その3」を書くチャンスがあればその際にご紹介することにします。サブドレン水の解析データや、スクリーン海水の解析データなどは、その時にでも合わせてご紹介するつもりです。

そのためには、5/11に起きた3号機の汚染水流出事故を理解しておかないといけません。

3号機の汚染水流出事故は、5/11に判明し、その日の夕方には止めることができました。海水のデータを見る限り、その後も漏れ出していたような形跡もありますが、ここではそれには言及しません。その原因解析の結果、5/12の記者会見で、原因は3号機のタービン建屋の復水器(「その1」で紹介しましたよね)からタービン建屋地下に約1000トンの水を移設したためと判明したと発表しています(リンク先にNHKかぶんブログをつけてあります)。かぶんブログの解説によると地下への1000トンの水の移送によって約6cm水位が上がったとあります。これは、3号機、4号機が合わせて約14870トンの大きな受け皿になっているとの東京電力の解析結果とほぼ一致するものです。(14870×0.06=892なので、1000トンとほぼ計算が合います。)ただし、そこに記載してある流出経路の図は間違っていますのでご注意ください。

3号機のタービン建屋から海に通ずる経路を解析したものが下記の図です。汚染水は、下図において点線の矢印で示したような経路で流出したと考えられています。
6/193号機トレンチ

上の図を断面図にしたものです。タービン建屋から緑色の海水配管トレンチを通って来た汚染水は、取水口付近で電源ケーブルピットと呼ばれる場所からスクリーン室と呼ばれる場所にかけて生じた貫通部を通じて海に流出しました。

6/193号機トレンチ断面

この時の経験から、東京電力は、汚染水の水位が一番海沿いのOP4000(海抜4m)を超えると、タービン建屋からトレンチと呼ばれる通路を通じて、海に流出する可能性があるということを学んだようです。

そこで、各建物の汚染水の水位がOP4000を超えるかどうか、いつになったら超える可能性があるのか?ということに重点を置いて、シミュレーションを行いました。それが6/3の保安院への報告書です。

この保安院への報告書と、その前日に公表した報告書で、5/11に起こったような流出事故が起こる可能性のあるピットと呼ばれる場所を81ヶ所特定しました。それぞれについて、対策を施しているのですが、実はこれが非常に複雑で、全てを報告書で検証するまで時間がなくてできていません。そのうちに確認しようと思います。この報告書ではあまり隠そうという意図は感じられないので、東京電力もまともに報告していると信じたいです。

さて、再度6/3の報告書に戻ります。ここでは、いくつかの重要なデータが公開されていますので、そのままご紹介します。

まずは1号機から4号機と、集中廃棄物処理施設に5/31現在でたまっている放射能汚染水の一覧と内訳です。全部で105100トンあることがわかります。

6/19汚染水量の表

このうち、隣接する1-2号機と、3-4号機はそれぞれ配管などがつながっているため、汚染水も地下でつながっていることがわかってきています。最初の図で1,2号機の平面図を示しましたが、下記にそれぞれがどうつながっているかを示します。最初の図における矢印の意味は下記に示したとおりです。

つまり、1,2号機では、1号機の原子炉建屋、廃棄物処理建屋、2号機の原子炉建屋、タービン建屋、廃棄物処理建屋、コントロール建屋の6つの建屋(合計で平面積約7989m2)で共同して汚染水を貯めていることになります。

6/19_12号機断面図

一方、3,4号機では、3号機の原子炉建屋、タービン建屋、廃棄物処理建屋、コントロール建屋、4号機の原子炉建屋、タービン建屋、廃棄物処理建屋、コントロール建屋の8建屋(合計で平面積約14870m2)で共同して汚染水を貯めていることになります。

6/19_34号機断面図

ちなみに、各建屋の有効面積は下記のように推定されています。

6/19建屋有効面積


そして、これらのデータを元にシミュレーションを行いました。まず、水位の初期値を下記のの実測値から求めました。

6/19水位データ

注水量は、5/31現在の1号機5トン/時、2号機5トン/時、3号機11.5トン/時が継続と仮定しました。
そして、現在も行っている、集中廃棄物処理施設への移送による水位変化を、移送量の実績に基づき、2号機(290トン/日)では-40mm/日、3,4号機(480トン/日)では-30mm/日としています。


そして、下記の4つのケースを予想し、それぞれについて水位がOP4000を超える日がいつになるかを予想しました。

6/19シミュレーションケース

その結果、6/15時点での予想と、それぞれの建屋の水位がOP4000を超える日がいつになるかを計算しています。

シミュレーション結果

最後は少し説明を省略しましたが、こうやってシミュレーションの結果として出てきたXデーが、ケース1の場合で6/20、ケース2の場合で6/29という結果なのです

ここでは詳細には紹介しませんが、これまでのデータを元に、雨が降っていないときにはこれまでの予想と実測値がほとんどずれていない(せいぜい1cm)であることは下記のシミュレーション結果で示されており、計算上は間違っていないことが予想されます。なんといっても膨大な床面積があるため、高さの測定は1mm単位で行うことが必須ですし、1cmずれるということは3,4号機の場合でいえば14870×0.01=149トンものずれ、すなわち一日の注水量が50トンとすると3日分のずれになります。非常に精密な計算が要求されるところですが、大丈夫でしょうか?

6/19シミュレーション結果2

なお、この計算には、汚染水処理システムの稼働は入れていません。また、5月末の降雨の総降水量(約145mm)を元にどれくらい水位の上昇に寄与したかを計算すると、2号機では68%、3号機では52%が寄与しているという結果が出ています。これはつまり、トータルで50mmの降水量があると、2号機で約3.4cm水位が上昇し、3号機では約2.6cm水位が上昇するということです。

これは、先ほどの計算では、3,4号機では、1cmのずれは、注水量3日分にあたるという計算でしたから、50mmの降雨による2.6cmの水位上昇は3×2.6=7.8で約8日Xデーが早まることを意味します。同様に、2号機では床面積が7989m2でしたから、1cmで7989×0.01=79.89トン分=1.6日分。50mmの降雨で3.4cmの上昇だと、1.6×3.4=5.4日分Xデーが早まることになります。つまり、これから梅雨で50mmの雨量があると、5-8日分早く、水位がOP4000を超えてしまう可能性があるということです。

汚染水処理システムが、予想以上に大量のセシウムを吸着してしまったため、1ヶ月で交換する予定の吸着剤が5時間で交換しないといけなくなりました。その結果システムを一度止めて、ラインに入っている超高濃度の汚染水を一度除いてシステムを洗浄して、吸着剤の交換をしてから再スタートということで、しかも今後は数時間で交換するとなると、かなりの大変な作業になりそうです。明日以降に動き出したとしても、順調に動くようになるにはしばらくは時間がかかりそうです。

これ以上の汚染水の海への流出を防ぐためにも、雨が降らずに、東京電力の作業がうまくいくことを願うしかないですね。ドキドキハラハラの日々がしばらく続きそうです。

以上で「その2」を終わりにします。「その3」は余裕があれば書きますが、ひょっとしたらこのまま「その2」までで完結してしまうかもしれません。予めご了承ください。
(※もしここまで読んで来て、いいと感じた方は、ぜひツイッターやブログなどでの紹介をよろしくお願いします。)

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3.11では、停電・断水のため、一晩避難所で過ごし、震災後の情報収集をきっかけにブログを始めました。
これまで約4年間、原発事故関係のニュースを中心に独自の視点で発信してきました。その中でわかったことは情報の受け手も出し手も意識改革が必要だということです。従って、このブログの大きなテーマは情報の扱い方です。原発事故は一つのツールに過ぎません。

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