大洗の材料試験炉JMTR倒壊事故発生。あまりに衝撃的な「木造」冷却塔の安全性と影響は?

大洗の材料試験炉JMTR倒壊事故発生。あまりに衝撃的な「木造」冷却塔の安全性と影響は?

写真/JAEA公開資料より

◆台風で原子炉冷却塔が倒壊!

 去る2019年9月9日、茨城県大洗町にあるJAEA大洗研究所内のJMTRにて、原子炉二次冷却系冷却塔が台風による強風のためにすべて倒壊したという事故が日本原子力研究開発機(JAEA)により公表*され、茨城新聞ほか、新聞等で報じられました**。

<*材料試験炉(JMTR)二次冷却系統の冷却塔倒壊について2019/09/09 日本原子力研究開発機構>

<** 非稼働の研究用原子炉、冷却塔倒れる 台風影響か 茨城 2019/09/09朝日新聞>

◆いったい、何が起きたのか

 2019年9月9日朝7時頃、台風15号が茨城県内陸部を通過し、太平洋上に抜けました。

 同日7:40に、JMTRにおいて原子炉二次系冷却塔がすべて倒壊しているのが見回り中の協力会社社員により発見されました。同日6時には異常は無かったとのことです。以後、執筆時点の9/15に分かっていた範囲での時系列で並べます。

◆2019/07/09

6:00頃 巡回するも異常なし

7:40頃 見回り中の協力会社社員により二次系冷却塔の倒壊が発見される

 台風の強風により大洗研究所材料試験炉(JMTR)二次冷却系統冷却塔(横約30m、縦約11.6m、高さ約16.5m)が倒壊していることをパトロール中の協力会社作業員が確認した。

9:16 茨城県への通報

13:30 JAEAによる意志決定

 試験研究の用に供する原子炉等の設置、運転等に関する規則第16条の14第3号(安全上重要な機器の故障)に該当するため、核原料物質、核燃料物質及び原子炉の規制に関する法律第62条の3の規定に基づく法令報告事象と判断した。

時間不明 原子力規制委員会(NRA)への報告

15:07頃 NRAによる公表

15:15頃 マスコミによる報道

◆外部への影響はあるか

 JMTRは、初臨界後38年経過した2006年に停止して以降、2030年までの運転を目指して大規模改修工事をおこなっていました。改修終了直後の2011年3月に福島核災害が起こり、新基準への適応が資金的に不可能となったことから2016年に廃止の方針となり、現在廃炉準備中の事実上「死んだ原子炉」です。

 すでに停止期間は13年に及び且つ、二次冷却系は原子炉炉心と分離していますので放射能漏れなどの外部への影響はありません。

◆当時の状況は?

 当時は、中型で強い台風15号が千葉県から茨城県にかけて上陸、通過しました 。

 このため千葉県南部と茨城県南部は、台風の危険半円に入り、たいへんに強い暴風に見舞われました。

 現在千葉県は、台風15号により甚大な被害を受け、広域停電が継続中ですが、これも危険半円側に見られる被害です。同じ事が昨年の台風第21号でも生じ、大阪平野に甚大な影響*を与えたことは記憶に新しいです。

<*電力の矜持にかけて――台風21号被害と電力復旧の現場から2018/09/09電気新聞>

◆JMTRの被害状況

 JMTRは、去る7月4日に筆者自身が写真を撮影していました(参照:全国原子力・核施設一挙訪問の旅! 大洗、東海村を経ていわき市へ……P2|HBOL)。これとJAEA発表資料 と比較してみましょう。

 JAEAの発表写真は、ポンプ室と二次系の間、原子炉建屋との間の機械室を背にして、7/4の私の撮影位置と正反対から撮影していると思われます。

 JAEA公開写真を見ますと、底部にある冷気取り入れスリット部を残してスレート葺きの冷却塔が全壊しています。冷却塔は、西側に向けて倒壊していますので、台風による東の風で吹き飛ばされたことが分かります。

 そして倒壊した瓦礫をよく見ると、確かに柱が木製です。そのうえかなり細い、相当な安普請に見えます。おそらく建築物では無く、設置物の扱いとして耐震基準が適用されていないと思われます。

 なお写真はありませんが、冷却塔の隣、写真の排気筒下にある送風機室も、建屋の外壁に冷却塔の残骸によって穴が空いています。

◆JMTRとはどういう原子炉か

 材料試験炉(JMTR: Japan Materials Testing Reactor)は、原子炉材料、構造体、核燃料への中性子照射による影響を試験するための炉です。ほかに産業、医療用の放射性同位体(RI)の製造や半導体材料(Si)へのドーピングなどが挙げられていますが、基本は原子炉材料物性、炉心物性のための研究・試験炉です。

 この原子炉は、中性子照射損傷の加速試験(試験対象材料を意図的に過酷な環境におき、劣化、損傷を通常より早める試験)のために原子炉内の中性子密度を高める設計をしています。また、炉内で照射した試験片を原子炉から直ちに取り出し、ホットラボ(ホット=放射性物質)にカナル=水路を通して移送する設備を持っています。

 中性子照射直後の試験片は、きわめて強い放射能を持ちますが、このカナルの水によって放射線を遮蔽してホットラボに移送し、ホットラボ内の遮蔽された試験設備によって照射直後の試験片を分析できます。

 このようにして、原子炉構造体、炉心構造物、核燃料の中性子照射による損傷、劣化を加速試験し、その構造、強度、物性変化を知ることが出来ます。事実、原子力発電黎明期に多発した様々な不具合につき原因を知ることが出来、JMTRは、80年代以降の原子力黄金期を迎えた原動力となっています。

 原子炉内の構造体、核燃料の中性子照射による挙動は近年ではある程度シミュレーションにより行えますが、そのシミュレーションを行うための変数や定数は、JMTRなどによる実測によって得ています。

 とくに今後高経年炉、高燃焼度核燃料、長サイクル運転などがJMTRなどの材料試験炉を必要としています。しかし、日本にはもはやJMTRもその後継炉もありません。海外炉で細々と照射試験を行うほかありません。これは由々しきことです。

 JMTRすら維持できない国に、政府や自民党、財界の主張する原子力産業立国など不可能です。

◆JMTR改修工事の内容

 JMTRは、2006年に停止後、2011年から2030年までの20年運転を目指して改修を2011年3月に終えています。その後福島核災害によって基準が変わり、基準適合に莫大な予算がかかるために運転を断念された経緯があります。

 2011年に終えた改修では、二次冷却系も対象に入っていましたので、その資料*を探しました。

<*JMTRの冷却設備の更新Renewal of Cooling System of JMTR 2011/06 JAEA>

 この資料を見ますと、JMTRは全体の主要部品を交換しています。勿論、今回倒壊した二次系冷却塔も例外ではありません。

 JMTR全体の改修内容を見ますと、約四年半で電装系、機械系の殆どが更新対象となっており、これらの改修には170億円がかけられていました。予定されていた2011年6月の操業再開時点では、照射体キャプセルの90%が予約済でほぼ満員御礼、それぞれのユーザーは数年がかりで照射体の準備を行っていたとのことです。

◆JMTR改修後に何が起きたか

 2011年3月に170億円を要したJMTRの改修は予定通り終わり、6月の再稼働を目指していましたが、2011年3月11日に発生した福島核災害によって再稼働は延期となり、更に発電用原子炉の基準強化と共に研究用原子炉の適合性基準も大幅に引き上げられたため、運転休止は更に伸びることとなりました。

 この停止期間中の維持費用は、年間15〜20億円の費用を要しました。

 この休止期間にJMTRは経年劣化=高経年化による地下埋設配管(放射能を含む)の漏洩や、放射能を含む水の漏洩、被曝を伴わない労災事故など、比較的大きめのインシデントが相次ぎました*。

 大部分のインシデントが施設の経年劣化を示すものであり、これでは2011年に操業再開してもインシデントの続発で設備利用率=稼働率が低迷したものと思われます。

<*【相次いだ比較的大きめなインシデント】

●独立行政法人日本原子力研究開発機構 独立行政法人日本原子力研究開発機構大洗研究開発センター(北地区)材料試験炉(JMTR)の管理区域外にある埋設配管のき裂による放射性物質の漏えいについて平成23年1月31日 文部科学省科学技術・学術政策局 原子力安全課原子力規制室

●原子力機構大洗研究開発センター JMTR施設第3排水系貯槽及びタンクヤードにおける汚染等の発見について(速報) 平成26年9月11日 茨城県生活環境部防災・危機管理局原子力安全対策課

●JMTRタンクヤード(管理区域)における作業者の負傷について平成30年6月21日 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 大洗研究所

●材料試験炉(JMTR)二次冷却系統の冷却塔倒壊について令和元年9月9日 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 大洗研究所>

◆そしてJMTR廃止へ

 このほかにも、建物躯体の経年劣化による破損など、初臨界から50年経過した研究炉としての限界が表面化し、新基準への適応に追加で400億円の費用が見込まれたことから、2016年10月に廃止の方針が決まりました*。

<*廃止決定の研究炉、180億円が消える…無駄に維持費も2018/12/26 朝日新聞>

 廃止には費用が180億円、期間が20年かかるとのJAEAの見立てですが、すでに13年間停止している研究用原子炉の解体に20年というのはあまりにも長すぎます。

 合衆国では、商用大型原子炉の解体廃炉には10年しかかかりません。

 原子力・核施設は、維持費用が一般施設の一桁から二桁大きな管理費用がかかりますので、管理期間が長ければ長いほど莫大な資金を要します。20年の期間では、管理費用だけで200億円を超えかねません。

 そして何より、原子力輸出立国を目指すと自称する国がJMTRを廃止しながら後継炉が無い。考え得る限りおよそ最悪です。

◆JMTR運転中に木造冷却塔が倒壊していたら?

 この問題は、正確には熱量計算をせねば分かりません。しかし、JMTRは、所詮は定格熱出力50MWth(5万キロワット)と、大型商用原子炉の熱出力3GWth(300万キロワット)に比して1/60しかありません。

 また、原子炉の冷却水は、加圧水型原子炉(PWR)と同様に熱交換器によって1次系と2次系に分離されており、炉心の冷却水は二次系が破断しても影響を受けません。

 一方で、二次系冷却塔を失えば最終ヒートシンクを失います。この最終ヒートシンクの喪失によって福島核災害が生じていますので、最終ヒートシンクの喪失は深刻です。しかしながらJMTRは、原子炉そのものがカナルを含む巨大な水槽の中に沈んでいます。

 また、JMTRは、原子炉内圧15気圧、運転温度50℃前後ですので、仮に二次冷却系の最終ヒートシンクが壊れても炉プールの沸騰までには非常に長い時間がかかり、炉プールに冷却施設を仮設するなり、炉プールに水を足すなりの対応に要する時間は、十分にあります。また、大洗研究所の構内に大きな池がありますので、水源は確保されています。従って、人がダメージコントロールできる限り事態を収束へと導くことが出来ます。

 なお、一次系の出口、入り口温度が勝手に上昇すると直ちに原子炉停止しますので、その後の熱出力は崩壊熱依存となります。核燃料の照射度によりますが、商用炉と異なり照射度は大幅に低く、崩壊熱を大きく見積もってもすぐに熱出力5,000kWth(大型ディーゼル発電機程度)以下、おそらく数百キロワット程度に下がりますから、人間の制御を外れることは難しいと思われます。

 一般に、研究用原子炉は出力がたいへんに小さいために、受動安全性が高く、制御を失って原子炉が崩壊すると言うことには至りにくいです。

 結論を言いますと、仮にJMTRが運転中に最終ヒートシンクが失われても、原子炉が崩壊に至る可能性はたいへんに低いです。一方で、最終ヒートシンク喪失は、やはり原子力安全にとって重大インシデント=事故となりますので、非常に長期間の運転中止に陥ります。かわいそうに、利用者の博士後期課程学生は、真っ青になって研究テーマを変更することになります。

◆JMTRにおける冷却塔倒壊事故からの教訓

 今回のJMTRにおける事故は、長期停止中且つ原子炉延命工事完工の後の再稼働断念後に発生した事故です。結果、原子炉は運用状態にありませんでした。

 またJMTRは、研究、実験炉であるために熱的な受動安全性がきわめて大きく、全出力運転中に最終ヒートシンクを失った場合でも原子炉が自動停止する限り、制御を失う可能性はきわめて低いと思われます。

 最大の問題は、JMTRが、2006年から2011年にかけて20年の延長運転の為の大改修を行い、今回倒壊した箇所も電動機器の更新が行われていたことです。

 耐震性や、耐火性といった一般的に重視される項目において大きく問題があると考えるほかない老朽化し且つ脆弱な作りの木造構造物の手を付けなかったことは、福島核災害前の基準と審査の妥当性が低かったと断ずるほかありません。

 勿論木造であっても妥当な設計と材料を使えば問題はありません。しかし、崩壊した冷却塔の写真を見る限り、到底そうとは考えられません。

 JAEAは、冷却塔が木造であることについて、海岸沿いで錆びやすいので木造にしたと説明しています。これは、きちんと設計、施工され、維持管理が正しくなされていれば正しい選択でしょう。しかし冷却塔は、トップヘヴィになる傾向が強く、設計施工管理が悪いと地震で崩壊したり、強風で倒壊する事になります。また腐敗やシロアリ被害で強度を失うこともあり得ます。

 おそらく倒壊した冷却塔は、建築物では無く設置物の扱いと思われます。結果、躯体強度に建築物のような規制がかかっていないものと思われます。

 今回倒壊したJMTR二次系冷却塔は、木造であったこと自体は誤りではありませんが、JAEAや共産党茨城県議員団の視察における写真*を見る限り、あまりにも脆弱な造りであったと考えられます。

<*川澄 敬子 茨城町議会議員(日本共産党)Tweetより>

 いずれにせよ、現在入手できる写真を詳細に見る限り、倒壊した冷却塔は、一般の施設でもかなり問題があると思われます。原子力・核施設でこのようなものが大改修後も残っていると言うことはたいへんな不安要素となります。

 すべての研究用原子炉について、たとえ休止中であっても、このような建築物や設置物が残っていないか、万が一にも見落としがないかを総点検する必要があるでしょう。

 また、JMTRで2011年から今までに発生したインシデントやアクシデントは多すぎます。明らかに資金不足、人員不足、士気の低下が著しいと考えるほかありません。

 JMTRにおいても、再稼働後は運営費を一部でも自分で稼げという文科省からの圧力があったことはJAEAの資料から分かっています。しかし、研究施設、実験施設が利潤を得ることは基本的に無理があります。高速増殖炉原型炉もんじゅ失敗の原因の一つでもあります。

 お金は出すべきところには出す、出せないのなら全部やめる。これが原子力・核開発の基本です。

 JMTRすら維持できない国に原子力産業立国など不可能です。身の程にあった規模に縮小するか、投資規模を一桁増やすかの決断が必須と言えましょう。

『コロラド博士の「私はこの分野は専門外なのですが」』緊急番外編JMTR冷却塔倒壊事故編1

<取材・文・図版(一部)/牧田寛>

【牧田寛】

Twitter ID:@BB45_Colorado

まきた ひろし●著述家・工学博士。徳島大学助手を経て高知工科大学助教、元コロラド大学コロラドスプリングス校客員教授。勤務先大学との関係が著しく悪化し心身を痛めた後解雇。1年半の沈黙の後著述家として再起。本来の専門は、分子反応論、錯体化学、鉱物化学、ワイドギャップ半導体だが、原子力及び核、軍事については、独自に調査・取材を進めてきた。原発問題についてのメルマガ「コロラド博士メルマガ(定期便)」好評配信中

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