チェルノブイリの象の足は有毒なコリウムの塊である

事故から8か月後、ウクライナのチェルノブイリ原子力発電所で、損傷した4号炉の下の通路に入った作業員は、驚くべき現象を発見した。それは、原子炉の炉心から流れ出た黒い溶岩であり、まるで人間のようなものだった。火山を作りました。硬くなった塊のうちの 1 つは特に驚くべきもので、乗組員はそれが巨大な哺乳類の足に似ていたため、それを象の足と名付けました。

カイル・ヒルが科学雑誌ノーチラスの 2013 年の記事で詳述したように、センサーは溶岩層の放射能が非常に高く、人が致死量の被曝を受けるには 5 分かかるだろうと作業員に伝えました。

10年後、チェルノブイリを収集した米国エネルギー省は、重量が推定された象の足の画像をいくつか入手した。

それ以来、(LFCM) として知られる象の足は、魅惑的な不気味な物体であり続けています。しかし、実際のところ、それは何でしょうか？

チェルノブイリの象の足とは何ですか?

象の足は非常に放射能を帯びていたため、当時の科学者は車輪に取り付けたカメラを使用して撮影しました。数人の研究者が分析用のサンプルを採取するのに十分な距離まで近づきました。彼らが発見したのは、象の足は核燃料の残骸ではないということだった。

その代わり、原子力専門家らは、象の足はコリウムと呼ばれる希少物質で構成されており、コリウムは原子力事故で核燃料と炉心構造の一部が過熱して溶けて混合物を形成する際に生成されると説明している。コリウムが自然に形成されたのは歴史上わずか5回だけで、1979年のペンシルベニアで1回、チェルノブイリで1回、そして2011年の日本の原発事故で3回である。

「炉心溶融を止めることができない場合、最終的には溶融塊が原子炉容器の底に向かって下方に流れ、（追加の溶融物質の寄与により）溶けて格納容器の床に落ちます」と原子力部長は述べた。の電源の安全性については、電子メールで説明しています。

「高温の溶融塊は格納容器のコンクリート床（存在する場合）と反応し、再び溶融物の組成が変化します」とライマン氏は続ける。 「原子炉のタイプに応じて、溶融物は拡散して格納容器の壁を通って溶けたり、床を通って溶け続け、最終的には地下水に浸透したりする可能性があります（これが福島で起こったことです）。溶融物が十分に冷えると、固化して硬いものになります」 、岩のような鉱物。」

のベテラン原子力技術者兼プログラムマネージャーは電子メールで、コリウムは「溶岩によく似ている、つまり、冷えると非常に粘性が高くなり、粘着性のある溶融ガラスのように流れる黒っぽい酸化物である。それがチェルノブイリで起こったことだ」と述べた。象の足。」

コリウムとは何ですか?

チェルノブイリの象の足を構成するような特定のコリウム流の正確な組成はさまざまです。研究チームのファーマー氏によると、象の足の茶色がかった色合いは「コリウムの溶融物がシリカ（SiO2）を多く含むコンクリート（基本的にはガラス）に浸食したもの」に似ているという。これは珪質と呼ばれるもので、チェルノブイリ原発の建設に使用されるコンクリートの種類です。」

コアが溶けた後の最初は、コリウムは通常コアが作られる材料から構成されるため、これは理にかなっています。その一部は酸化ウラン燃料でもあります。他の成分には、燃料のコーティング（通常はジルカロイと呼ばれるジルコニウムの合金）と、主に鉄で構成されるステンレス鋼である構造材料が含まれるとファーマー氏は説明する。

「真皮を冷却するために水がいつ再供給されるかによって、時間の経過とともに真皮の組成が変化する可能性があります」とファーマー氏は言う。 「蒸気が沸騰すると、蒸気はコリウム内の金属（ジルコニウムと鉄）と反応して水素ガスを生成する可能性があります。その影響は福島第一原発の原子炉事故でも見られました。コリウム内の酸化された金属は酸化物に変換され、その結果、組成が変化します。」

コリウムが冷却されない場合、コリウムは原子炉容器内を下に移動し、途中でさらに多くの構造用鋼が溶け、その組成にさらなる変化が生じるとファーマー氏は言う。 「まだ冷却が不十分な場合、コリウムは最終的に鋼製原子炉容器を通って溶け、格納容器のコンクリートの床に落ちる可能性があります」と彼は説明する。 「これは福島第一の３基の原子炉すべてで起きた。」コリウムと接触したコンクリートは最終的に加熱され、溶け始めます。

コンクリートが溶けると、コンクリート酸化物（通常は「スラグ」として知られる）が溶融物中に導入され、それによって組成がさらに進化することになる、とファーマー氏は説明する。溶けたコンクリートは蒸気と二酸化炭素も放出し、これらは溶融物中の金属と反応し続けて水素（および一酸化炭素）を生成し、コリウムの組成にさらなる変化を引き起こします。

象の足はどれほど危険ですか?

その結果生じた混乱が象の足を生み出し、非常に危険です。一般に、コリウムは損傷していない使用済み燃料よりもはるかに危険である、とライマン氏は言う。なぜなら、コリウムは潜在的に不安定な状態にあり、取り扱い、梱包、保管がより難しいからである。

「コリウムが高放射性核分裂生成物、プルトニウム、放射性となった核物質を保持している限り、コリウムの線量率は高くなり、今後何十年、あるいは何世紀にもわたって非常に危険な状態であり続けるでしょう」とライマン氏は説明する。

象の足のような非常に硬く固まったコリウムは、損傷した原子炉から取り出すために砕かなければなりません。 「[それは]放射性粉塵を生成し、作業員やおそらく環境への危険を増大させるでしょう」とライマン氏は言う。

しかし、さらに懸念されるのは、コリウムが核廃棄物貯蔵所に保管されている場合など、長期にわたってコリウムがどのように挙動するか科学者が分かっていないことだ。彼らが知っていることは、象の足の真皮は以前ほど活発ではない可能性が高く、自然に冷却されており、今後も冷却し続けるということです。しかし、それは依然として融解しており、依然として高い放射性物質を含んでいる。

2016年、原子力発電所からのこれ以上の放射線漏れを防ぐために、（NSC）がチェルノブイリの上に滑動しました。チェルノブイリ原子炉 4 号機の朽ちかけたコンクリート石棺を支えるために、格納シールド内に別の鉄骨構造物が建てられました。NSC は、理想的には、305 号室で爆発が起きた場合に大量のウラン粉塵が空中に飛散するのを防ぐのに役立つでしょう。 2. 305/2 号室は 4 号炉の炉心の直下にあり、2016 年から公開されています。致死的な放射線レベルのため、人間は完全にアクセスできません。

コリウムの研究

誰も別の象の足を見たいとは思っていません。ファーマー氏は、キャリアのほとんどを原子力事故の研究に費やし、プラント運転者が事故を終結させるための方法、つまり注入する水の量と注入場所、水がどのくらいの速さでコリウムを冷却し安定させるかを開発するためにコリウムと協力してきました。 。

「私たちは実際の材料で『コリウム』を生成しますが、崩壊加熱そのものではなく電気加熱を使用して崩壊熱をシミュレートします」とファーマー氏は言い、シミュレーションによって実験が容易になると説明した。

「私たちは、さまざまなコリウム組成に対するコリウムの急冷および冷却における水の添加効率を研究することに研究のほとんどを集中してきました。したがって、私たちは事故の軽減に関する研究を行っています。そのもう一方の端は事故の防止であり、これが主な焦点です」原子力産業の分野です。」