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地下貯水槽から約120トンの濃縮塩水が地中へ漏出!(8)

 
4/6の第一報
地下貯水槽から約120トンの濃縮塩水が地中へ漏出!(1)
4/7午前の記者会見までの情報をまとめた
地下貯水槽から約120トンの濃縮塩水が地中へ漏出!(2)
4/7夕方の記者会見をまとめた
地下貯水槽から約120トンの濃縮塩水が地中へ漏出!(3)
タンク容量の余力についてまとめた
地下貯水槽から約120トンの濃縮塩水が地中へ漏出!(4)
4/9のNo.1からの漏えいに関する会見をまとめた
地下貯水槽から約120トンの濃縮塩水が地中へ漏出!(5)
4/10の記者会見と濃縮塩水中のSr-90の量についてまとめた
地下貯水槽から約120トンの濃縮塩水が地中へ漏出!(6)
4/11のニュースと、今回の事故を避けられた可能性について書いた
地下貯水槽から約120トンの濃縮塩水が地中へ漏出!(7)

に続く第8報になります。今日は、1号機からの漏えいについて、とても真実にたどり着くには遠いのですが、公表されているデータから何が言えるのか、私なりに推論してみたいと思います。なお、下記は基本的には4/12にまでわかった情報をもとに記載しています。最新情報を踏まえて修正すべき点もあるかもしれません。

14. 地下貯水槽No.1からの漏えい量を推理する

東電のHPには、4/9以降毎日地下貯水槽の1時間ごとの水位変化の表そのグラフが公表されています。4/9に配布された時に、その表を見ていたある記者が、1号機、2号機、6号機の合計が、当初(4/6 3:35)の約13000トンから、4/9の7時には合計で約12600トンになっているが、この減った分の400トンあまりが漏えいしたということはないのか?という質問をしていました。

この時の東電の回答は、移送をしているポンプや配管中にある分が減って見えるのだと考える、という回答でした。

しかし、ポンプや配管中にある量は400トンもあるというのは間違っていると思います。これまでにわかっている情報からそのことを示していきたいと思います。
4/12-5

まずは上のグラフを見てください。このグラフは、東電が発表している毎時ごとの水位の変化を貯水槽No.1、No.2、No.6のデータと、さらにNo.1+No.2+No.6の合計(右側の縦軸)について、4/11までの情報を書き込んだものです。No.4とNo.3はほとんど水位が変動していませんし、移送も実質的に行われていないので、ここでは除外して考えています。

No.1+No.2+No.6の合計量は、青色の折れ線(縦軸は右側の目盛り)ですが、このグラフは4/6の朝6時頃から下がりだし、4/8の朝6時頃には約12600トンになっています。しかし、その後実はほとんど減っていないのです。水位計の精度の問題かどうかわかりませんが、多少の増減があるのは仕方ないと思います。

東電が発表しているグラフを見てもわかるのですが、No.1の量が4/8の朝7時に6230トンになったあと、4/9の朝10時には5855トンに減っているのですが、これは一見No.1から漏れ出しているように思えます。しかしながら、No.1+No.2+No.6の合計量でみると、4/8の朝7時に12605トンで4/9の朝10時には12610トンとほとんど変化していません。これはやはり東電が説明しているようにNo.1の水位が高くなったためにNo.2へサイフォンの原理で逆流したというように解釈するのが一番妥当だと思います。

さて、何が起こったのかを考えるには、このグラフの他にいつどういう操作を行ったか、という情報が必要です。

2013/4/6 5:43:地下貯水槽No.2から地下貯水槽No.1へ本設ポンプで移送開始
2013/4/6 9:38:地下貯水槽No.2から地下貯水槽No.1へ仮設ポンプ3台で移送開始
2013/4/6 12:27:仮設ポンプを1台追加するため、仮設ポンプ3台での移送を一時停止
2013/4/6 12:52:地下貯水槽No.2から地下貯水槽No.1へ追加した仮設ポンプで移送開始
2013/4/6 12:57:地下貯水槽No.2から地下貯水槽No.1へ仮設ポンプ3台で移送開始

2013/4/6 15:33:本設ポンプでの移送先を地下貯水槽No.6へ切り替えるため、本設ポンプでの移送を一時停止
2013/4/6 16:10:地下貯水槽No.2から地下貯水槽No.6へ本設ポンプで移送開始

2013/4/8 6:25:地下貯水槽No.2から地下貯水槽No.1への仮設ポンプでの移送を停止。
2013/4/9 10:00:地下貯水槽No.2から地下貯水槽No.1への仮設ポンプ4台での移送を開始。
2013/4/9 12:47:地下貯水槽No.2から地下貯水槽No.1への仮設ポンプ4台での移送を停止。

まとめた表もありますのでこれも参考にして下さい。
4/12-2
地下貯水槽の移送状況について(4月11日16時現在)より

まず、No.2からNo.1への移送ですが、4/6の朝5:43に移送を開始しています。4/6の朝5時と6時のNo.2とNo.1の合計を比べても減っていない(むしろ増えている)ので、No.2とNo.1の間の本設ポンプでの移送にかかるポンプやラインの中には汚染水はほとんどたまっていないと考えられます。

4/12-7

一方、4/6の朝9:38に3台の仮設ポンプを稼働させた際には9時から10時で約70トンの減少、また、4/6の12:52及び12:57に4台の仮設ポンプを稼働させた際には12時から13時で約120トンの減少をしています。たまたまかもしれませんが、水量の変化からの予想では1台の仮設ポンプを設置するとその中に約30トン入るという見方もできます。

4/12-4
地下貯水槽概要(4月6日午前10時会見説明版) より

ただ、移送開始時の説明では、「No.2のマンホールの中にポンプを投入し、No.1のマンホールに移送する」と書いてあります。ホースでその間をつなぐような図があります。マンホールの大きさは図を見ると結構大きいので、2m四方くらいあるとして、その中に入れるポンプ1台の中の容量は1m3くらいあるかもしれません。それでも、ホースの直径は10~20cm程度でしょうから、No.2~No.1への距離を下の図を参考にして150mくらいと考えると、せいぜい5m3、合計で1台で6m3=6トン程度にしかなりません。仮設ポンプ4台でも30トンがせいぜいでしょう。水量の変化から見積もった120トンというのは多く見積もりすぎだと思います。

4/12-3
地下貯水槽概要(4月6日午前10時会見説明版) より

同様に、No.2からNo.6への移送は4/6の16:10に開始しました。その後18時に初めてNo.6に水が10トンたまっていますので、距離がある分時間差があることがわかります。16時から18時にはNo.1+No.2+No.6の合計量は約80トン減っています。下の図のようにNo.2からNo.6へは距離がありますので、移送するためのラインの距離は大ざっぱに見て1000m近くあるとしても、先ほどと同様、ラインの直径を20cmとしても約30トンです。こちらの移送にはすでにあるラインを用いているようですのでラインは一つだと思います。

4/12-8
社長会見配付資料に一部加筆

これらを計算すると、No.2からNo.1及びNo.6への移送をしている時に、ポンプやラインの中には非常に大ざっぱに言って最大で30トン+30トンで60トンある可能性があります。とすると、4/6朝の約13100トンから4/8以降の12600トンの差500トンのうち、60トンを差し引いても最大で440トンは遮水シートの外に出たと考えられます。ただし、これらが全てベントナイト層の外にまで出たかどうかはわかりません。

長くなりましたが、貯水量の分析から言えることは、

・4/6から4/8までの間にNo.1、No.2、No.6のどこかで最大440トンが遮水シートの外に漏えいが起こっている。(No.1だけとは限らない)
・4/8以降は明らかな貯水量の低下は認められない。

ということになります。

15.地下貯水槽No.1で何が起こっているのか?

4/12-6

上のグラフをもう一度見て下さい。4/6朝から4/8朝まで漏えいが起こっていたとすると、その時にだけ起こっていた事象と一番関係が深いと考えるのが素直な考え方です。すると、4/6朝9時から4/8朝6時まで仮設ポンプ3台もしくは4台を用いてNo.1への移送を行っていたことがわかります。だとすると、この仮設ポンプによる移送時にNo.1もしくはNo.2で何か起こったという可能性が一番高いのではないでしょうか。

仮設ポンプを用いた移送は、実は4/9の朝10時から12:47までもう一度あるのですが、その際にはNo.1+No.2+No.6の合計量は残念ながらほとんど減っていません。なのでこれが原因と断定できるほどの強い証拠にはなりませんが、合計量の変動の大きさを考えると、たまたまわからなかっただけかもしれません。

No.1には最大でも60%弱しか汚染水が入らず、しかもNo.1に移送を開始したかなり最初のうちからNo.1+No.2+No.6の合計の液量が減っています。そして4/8以降はほとんど漏れていません。このような現象を説明しようとすると、No.1の下部に穴が開いたという説明はできません。下部に穴が開くと4/8以降も漏れ続けるはずだからです。

4/8以降は漏れが止まったということを説明できるとすると、以下のような可能性が考えられます。ただし、ポンプから貯水槽へのパイプがどこまでどのように入っているのかがわからないため、正確なことは言えないことをお断りしておきます。

本設ポンプで移送を開始した際(4/6朝6時から9時まで)にはほとんどNo.1+No.2+No.6の合計の液量に変化がありません(4/6朝6時:13099トン、4/6朝9時:13150トン)。ところがその後で仮設ポンプ3台を用いて移送を開始してから急に漏れ出したのです。ということは、仮設ポンプ3台でNo.1に移送していますので、かなりの流量でNo.1の貯水槽へ流入したと思います。流入した先にはかなりの水圧もかかったことでしょう。

その結果、詳細は不明ですが、毎時120トン前後の流量と圧力で水が流入するような時にのみ起こるような現象が起こり遮水シートの外にまで水がしみ出したという可能性です。ただし完全に穴が開くような事態にはならず、流量が少ない時にはその漏えいは起こらない仕組みです。例えば(本当に単なる推測です)水圧で遮水シートの継ぎ目がめくれ上がってしまった。しかし4/8に仮設ポンプを止めたあとはNo.1からNo.2への逆流が起こって、めくれ上がった部分がまた塞がってしまった、というようなことが起こったとか。

貯水槽、特にポンプと配管、ラインの構造を知らないとこれ以上は推測でいくら書いても意味がないのですが、No.1の水量が4/8以降あまり減っていないのに4/8以降はほとんど漏れていないことを説明できるのは、仮設ポンプ3-4台を用いた移送によって高い水圧に耐え切れなくなって漏れ出したが、その後ポンプを止めて逆流が起こったためにその漏れが止まった、というような形しかないと思います。

では、仮に440トンもの水が遮水シートの外側に漏れ出したとして、、その水はどこまで行ったのでしょうか?本当にベントナイト層の外にまで漏えいしたのでしょうか?4/12の第8回特定原子力施設監視・評価検討会に東電が提出した資料で遮水シートの外側にある漏えい検知孔と、ベントナイト層の外側にあるドレン孔のデータを見ると、No.1では4/8には塩素も全βも検出されていません。4/9になって初めて北東側の検知孔で塩素と全βが検出されました。

4/12-9
資料1-3 地下貯水槽からの汚染水漏えい及び対応状況について[東京電力]【PDF:1.55MB】より

しかしながら、No.1のドレン孔では4/9以降も全βがほとんど検出されていません。そのため、ベントナイト層の外側にまで漏えいしたかどうかについては(4/11時点では)No.1では確実なことは言えないのです(後に4/12のサンプリングでNo.1のドレン孔からも全βが検出され、東電は漏えいしたと発表しました)。この点はドレン孔で全βが検出されているNo.2とは大きく異なっており、No.2とは違う原因で違う事象が起こっていると考えられます。つまり、ドレン孔、漏えい検知孔の全β検出のパターンはNo.1とNo.3は似ているのです。

汚染水の量が減ったのは4/6-4/8までなのに、No.1での漏えい検知孔での全βの検出にはタイムラグがあります。これはなぜでしょうか?

一つの可能性は、遮水シートを通ってから漏えい検知孔に行くまで時間がかかるということです。そのためには、2枚の遮水シートの間のすき間の体積を計算しておく必要があります。

いつの記者会見だったか忘れましたが、読売の記者が質問していてわかったことがあります。2層のポリエチレン(HDPE)の遮水シートの間、遮水シートとベントナイト層の間には長繊維不織布という厚さ6.5mmのものが3層に敷き詰められているということです。

4/12-10
地下貯水槽概要(4/6)より

そのため、遮水シートと遮水シートの間には約2cmの空間があり、そこに不織布が敷き詰められていて、1層目の遮水シートを通り抜けた濃縮塩水はまずこの空間に広がります。No.1の場合、74m×40mなので約3000m2×0.02m=60トンはこの遮水シート1枚目と2枚目の間に広がった可能性があります。

その先までさらにもれたとすると、2枚目の遮水シートを超えると漏えい検知孔で検出できるはずです。2枚目の遮水シートとベントナイト層の間も同様に不織布があるので、約60トンが入り込めます。合計120トンがもれれば、ベントナイト層から漏れ出さない限り漏えい検知孔で検出できるはずなのです。No.1から440トンも漏えいしたら、4/8までに漏えい検知孔で検出できるはずなのですが、それができないとしたら、可能性は3つです。

(1) No.1で4/6~4/8までの間に440トン近くが遮水シートの外に漏れ出した。これらはそのままベントナイト層の外に漏えいした。それが徐々に横に広がって4/9には漏えい検知孔で検出され、さらには4/12にはドレン孔でも検出された。

(2) 水量の変化で検出されたのはNo.1もあるが、No.1以外にNo.2からのもれもかなりあり、合計値を見ていた。そのため、No.1での漏えいは100トンもない。漏えい検知孔で検出されるのが4/9になったのはそのためである。

(3) そもそも合計水量の変化で大量に漏れ出したように見えるが、水位計の誤差が大きく、100トンも漏れていない。

現時点ではこのどれにあたるのかは、判断するのは難しいと思いますが、(1)はちょっと無理があるかもしれません。


16.地下貯水槽の構造の不思議

私がこの問題を調べていて一番よくわからないのは、東電の4/7の説明では通常漏えい検知孔の部分には水が一定量たまっているということです(下記資料参照)。

4/12-11
地下貯水槽No.3への当面の対応について(平成25年4月7日18時時点)より

この資料はNo.3の水漏れが上部で起こったという仮説(No.2では当てはまらないということが12日に確認されました)を説明する目的で使われたものですがどうしてこの部分に漏えい前から、もっというと濃縮塩水を入れる前から水が存在するのでしょうか?ドレン孔はベントナイト層の外ですから、地下水がたまってきてもおかしくないのですが、漏えい検知孔はベントナイト層の内側です。

可能性としてあるのは、(1)遮水シートを通って中から水が入ってきたか、(2)ベントナイト層を通じて外から地下水が染みこんできたか、のどちらかです。

4/12-12
地下貯水槽No.3への当面の対応について(平成25年4月7日18時時点)より加筆して編集

No.1のデータはないのですが、同じ4/7の資料からデータを拾って見たのが上のグラフのまとめです。No.2とNo.3は確かに貯水槽に水を入れる前から漏えい検知孔の水位が1m近くあり、初めから水がたまっていました。一方で、No.4では、漏えい検知孔には水がたまっていませんでした。No.4に水を入れだしてから漏えい検知孔にも水がたまりだしていますので、これはひょっとしたら水を入れた事により漏れ出したのかもしれません。

4/12-14

No.4では、漏えい検知孔の水位は12月に1mあったのが、3月末にはほぼゼロになっています。これは一つの仮説として、2層目の遮水シートとベントナイト層の間にたまった水が、徐々にベントナイト層を抜けて外に出て行ったということも考えられるのです。遮水シートとベントナイト層の間は不織布で覆われていて、厚さは約2cmです。2箇所の漏えい検知孔の部分だけは下のように広くなっていますが、それ以外は厚さ2cmの不織布があるだけです。

4/12-15
資料1-3 地下貯水槽からの汚染水漏えい及び対応状況について[東京電力]【PDF:1.55MB】より

そのことから、No.4の場合は40m×25mなので約1000m2、厚さ2cmとして1000m2×0.02m=20m3=20トンです。漏えい検知孔の部分は、高さ80cmとしても17Lと東電が計算していますので無視できます。

No.4では、昨年の12月頃に5,6号の低レベル滞留水を入れて、その後に遮水シートを通って漏えい検知孔にまで水が20トンほど漏れ出した。その後は漏えいは止まったが、漏えい検知孔にたまった水は3ヶ月かけて徐々にベントナイト層の外側まで漏れ出していった。という一つの仮説も成り立つかと思います。No.4はNo.1~No.3とは違う場所に建設されていますので、条件がかなり違う可能性があります。

No.2とNo.3については、濃縮塩水を入れる前から(1)雪や雨が貯水槽内に入り、それが漏れ出したか、(2)地下水が外から浸入したか、のどちらかの原因で漏えい検知孔に1m近く水がたまっています。ただ、No.1についてはデータが発表されていないので、同じ事が起こっているのかどうかはわかりません。No.4のようなパターンだったのかもしれません。

本当に何が起こったのかを知るためには、この漏えい検知孔の水位について、記者達がもっと突っ込んでデータを引き出させる必要があると思います。東電が出している資料だけではとても全体像をつかめません。


以上、現状ではまだ真実に近づくにはほど遠いのですが、あまり時間をかけてもいられないので、この段階で公開したいと思います。読んでいただいた皆さんが頭の中を整理するのに少しでも役立てば幸いです。たぶんこんなことが抜けているからこれも考えないといけないよ、ということがあると思いますので、遠慮なくご指摘いただければと思います。よろしくお願いします。

経産省や原子力規制庁の最近の動きについては次回の「地下貯水槽から約120トンの濃縮塩水が地中へ漏出!(9)」で書きたいと思います。

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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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