放射能の無力化

質問

原発事故、そしてその後のことがとても心配です。
２つ質問させてください。

１：放射能は無力化できないのですか。

放射性物質から出てくる放射線が危険で、その能力は長い時間続くということは分かります。
その放射能や放射線を無力化することは理論的に不可能なのでしょうか。
現時点の科学で無理なだけで、将来的には無力化できる可能性があるのでしょうか。
無力化というのは、放射線をさえぎるのではなく中和するというような意味でです。

２：石棺はメルトダウンしないの？

チェルノブイリの石棺は放射性物質を綴じこめていますが、あの中でメルトダウンというか核反応は起こらないのですか。
日本では冷やし続けなければならないために汚染水がたくさん出ていますが、コンクリートで周囲をすべて固めることができるのであれば、放射線漏れはとりあえず解決するのですか。

回答No.3

Tann3 · ベストアンサー

「１」について

　「１」が無理だということを理解するには、放射線とは何かを理解する必要があります。簡単にいえば、不安定な原子核が安定状態に移るときに、不要なエネルギーを放出するものです。
　最初の「不安定な原子核」は、原子炉の中でウランが核分裂してできたもので（＝核分裂生成物、使用済み核燃料）、自然界にはほとんど存在しないものです。原子核の中で起こっていることななので、エネルギーをどんどん出して放射線が下がるのを待つしかありません。元素ごとに、安定な原子核に移る時間が決まっており、放射線が半分に減る時間が「半減期」と呼ばれます。（「半減期」の倍でゼロになるのではなく、半減期の倍で「半分の半分」（つまり１／４）、半減期の３倍で「半分の半分の半分」（つまり１／８）ということで、だんだん減り方が小さくなり、ゼロになるのは無限大・・・。）
　半減期は、ほとんどものが数秒から数分ですが、中には日、月、年オーダーのものもあります。

　この「不安定な原子核」を、外部からエネルギーを与えるなどして「安定な原子核」にする方法として、特定の元素に対しての方法はあります（たとえば、中性子を照射したり、加速した粒子をぶつけたり）。しかし、核分裂生成物はいろいろな元素の集合体ですので、ある元素が安定になっても、別な元素が逆に不安定になって放射線を出すようになることもあり、全体を減らす万能な方法はないようです。

　もう少し詳しくお知りになりたい場合は、一般向けの原子物理・原子核物理などの科学読みものを読んでみてください。

「２」について

　メルトダウンとは、「１」に書いた「不安定な原子核が出すエネルギー」の発熱によって、核分裂生成物（使用済み燃料）自身が融けることです。つまり、放射線の量に比例して熱が出るということですので、「半減期」に従って発熱量は減少します。
　福島では、事故直後はともかく、数日後以降は「滞留水」で冷却され、固まった状態になっていると思います。

　福島は、格納容器や建物に溜まった水で冷却されていますが、チェルノブイリではこういった「水を溜めるもの」がなかったので、空気で冷やされ、その空気が対流で大気中に放出されていたのだと思います。それをおおって塞ぐために、コンクリートの壁と屋根を作りました。その姿形から「石棺」と呼ばれているわけです。
　この石棺は高放射線下の突貫作業で作られたので、完全に密封されていたわけでもなく、風雨にさらされて劣化しており、さらにその外側にドームを作って密封姓を上げる工事が行われているようです。

　福島では、上に書いたように、滞留水で冷却はできていますが、その滞留水が地下水に混じって海に漏れているらしいことが問題になっていますね。地下水経由ですので、「石棺」のように上をおおっても効果はないと思います。地下水をいかに「流入しない、流出しない」ようにするかが大事なのだと思います。

お礼

お陰様で、
１：についてのイメージが

>　核分裂生成物はいろいろな元素の集合体ですので、ある元素が安定になっても、別な元素が逆に不安定になって放射線を出すようになることもあり、全体を減らす万能な方法はないようです。

というところで持つことができました。

２：については上を覆っても効果はないことは分かりました。
「石棺」の私のイメージが違っているのでしょうか。
溶け出した放射性物質を、コンクリートで固めてしまうということではないのかな。
「石棺」の中で、何らかの方法でメルトダウンが起きないように冷却は続けているということでしょうか。

さらに上の書き込んでいただいたものを読みたいと思います。

ありがとうございます。

回答No.10

aburakuni

大分話がまとまって来ているし、回答の大きな間違いは核分裂を核融合と言い間違えている例だけかと思いますが、１についての困難さについてコメントを。

尊敬する小出さんのチャレンジ精神には感服しますが、今問題になっている放射性物質の転換については「原理的にも不可能」に近いモノと考えます。

確かにウランの核分裂が成功し原爆が開発され、そこから原子力の利用が実現し、水素の核融合による水爆が開発された時点で、核融合は放射性物質を変える事が出来るだろうと言う様に思われました。

しかし核融合は途轍もないエネルギーが発生するので、それを閉じ込める手段に途轍もない困難があり、未だに核融合の平和利用の実用化は実現の目途が立って居ません。
太陽の核融合は太陽の重力によって閉じ込められるので、爆発状態にならずに安定した状態が維持できるのですが、何物をも溶かす核融合エネルギーを閉じ込めるには、人工重力と言うSFの世界の力でなければ電磁波等の既存の力を途轍もないエネルギ―使用を続ける事を実現しなければならないのです。

ここまでは小出さんや科学者がまだチャレンジできる範囲かと思いますが、それは軽い元素についての核融合の世界です。

しかし最近の学説では、恒星内の核融合では鉄より重い元素は出来ず、恒星がその終わりに際して超新星爆発を起こした結果で初めて、鉄より重い元素が精製されたと言う事です。

ウランが核分裂したものを、核融合するとすれば遥かに鉄より重い元素が作られる事になるので、今人類が手にしている核融合の適用では出来ないと言う訳です。

太陽はその重さから超新星爆発は起こせないとされていますが、その超新星爆発と同様の力を得なければ、放射性物質の処理は出来ない、つまり限られた時間に100ｍ先のゴールを目指していたものが、マラソンのゴールを目指す事になった様なものです。

確かに光の速度は越えないので、可能と言えなくはないですが・・。

お礼

む、むずかしいということは分かりました。

まった素人で、しかも関連した初歩的な疑問で申し訳ないですが、今ある原子炉はすべて核分裂を利用した物で、核融合を利用した原子炉などない。
それはとても作れないからということでしょうか。

ありがとうございます。

回答No.9

noname#184049

回答 No.5です。
こんなサイトに聞いても勉強にはなりませんよ。♪♪♪

「メルトダウン」て何か判りますか。
　　『メルトダウン（炉心溶融、炉心融解とも）とは、炉心の耐熱性を上回る高熱によって炉心が溶融、損　　　傷する事態をさす。設計基準事象を大幅に超え、炉心の重大な損傷に至る事象（シビアアクシデン　　　ト）のひとつである。』

(1)　チェリノブイリ原発では「象の脚」は核反応していないから冷却しなくていいという事です。
(2)メルトダウンは始まりません。それは溶け落ちた核燃料は核融合する臨界量以下だからです。
　東電福島第一原子力発電所ではまだ核反応する臨界以上ですので核融合は続いているので冷却し　　続ける必要があるのです。
図書館にでも行って資料を探して勉強しなさい。♪♪♪

補足

勉強になります♪

> 図書館にでも行って資料を探して勉強しなさい。♪♪♪

と言われながらもていねいに説明してくださっているので。

「象の脚」が核反応しない臨界量以下というのは、イメージとしては、不純物が混じったお陰で、燃料の純度というか濃度というか、そんなものが低いからということでしょうか。
それなら福島にも不純物を混ぜたりしてしまえばいいのにと思うのは、無理な話で、臨界以上になっている場合は連鎖反応をしているわけだから冷やす以外にどうしょもないということですか。
（私の理解が「どうしょもない」ということは別として）
図書館に行く前の理解としてはそんな感じでよいでしょうか。

回答No.8

anachronism

1.だけ、本当にイメージだけで簡単に申します。

放射能（放射性物質）というのは、いわば、火のついた炭です。ある条件がそろうと勢いよく燃え上がりますが、そうでないときはほのかに赤く光りながら、ゆっくりと燃えてゆきます。そして、木炭が熱を出しながら燃えるように、放射性物質は放射線を周りに放射しながら減ってゆくのです。
で、本当の炭だったら、水をかけたり灰に埋めて酸素を遮断したりすれば消えますが、放射性物質はそうはいきません。今のところ唯一の方法は、「早く燃やしてしまう」ことだけです。簡単に言えば、炭をうちわで扇いで早く燃え尽きさせるのと同じで、放射性物質に別の放射線などを照射して早く分裂させてしまうわけです。
ですが、ぶっちゃけ研究段階で実用にはまだ遠いし、ある程度まとまった、得体の知れているもの、つまりは使用済みの核燃料などを相手にしかできません。つまり、原発事故のように拡散してしまうと、正直手に負えません。ですので、拡散してしまった放射性物質に対する対処は、なんとかして集めるのが関の山な訳です。

ご参考まで。

お礼

イメージとしてたいへん分かりやすく理解できました。
ありがとうございます。

火を消す方法を知らないままに、火を手に入れた…手に入れればそれを使いたくなる。
使うためには、どんな正当化もできる。
正当化すれば、失敗から学ぶこともできなくなる。
それを指摘されれば、視線をそらす工夫をして見えにくくする。

地球を救うために来た宇宙人の解決方法は人類を抹殺することだったというような映画があったのを思い出してしまいました。

大変な状況が続くのですね。

ありがとうございました。

回答No.7

princelilac

>１：放射能は無力化できないのですか。
できません。もちろん「現代の科学では」という前置きが必要ですが…。それができるくらいなら、廃棄場所に困ることはありません。

>２：石棺はメルトダウンしないの？
本当は石棺で飛散を防ぐのが手っとり早いでしょう。しかし、地下水汚染の問題は引き続き残ります。東電や政府としては、被害を低く見せかけるため、チェルノブイリとは別の方法で対処しているのです。

お礼

ありがとうございます。

もちろん今できていないことは理解していますが、「現代の科学では」という前提かどうかということをお聞きしたかったのです。
要するに、「放射能を無力化することは不可能」ということが理論的に証明されてはいないどころか、可能だということが理解できました。
だからといって、今の状況に楽観しすることにはもちろんつながりません。

「石棺」も飛散を防ぐだけの意味だったと理解しました。

回答No.6

noname#246942

簡単に説明したいと思います。

順番は逆になりますが、まずは２から。

そもそも、チェルノブイリと福島の原発とは、構造が違います。

二つの原発の大きな違いは「燃料棒から飛び出した中性子」を減速するのに、チェルノブイリは「黒鉛」を、福島原発では「水」を使う、という所です。

http://www.asyura2.com/11/genpatu11/msg/574.html

なぜチェルノブイリが石棺化されたのか？
もとい、なぜチェルノブイリが「石棺化出来た」のか？については、この構造の違いによる部分が大きいと言う事です。

１の質問に戻りますが、まずはこれを。

http://jiro-dokudan.cocolog-nifty.com/jiro/2012/05/post-f3c1.html

この事から、「放射性物質の無毒化は、原理的には出来るという事が分かっている」と言う事ですね。
ただ、実現化が難しいという事で、「実質的には現時点で不可能」と言う事になるかと思います。

説明をするのが長くなると思いまして、参考資料を貼らせて頂きました。
ご了承下さい。

お礼

参考資料たいへん勉強になります。

要するに、「石棺」をしたものの、

引用→「これらの努力にかかわらず5月1日には、原子炉に残っていた核分裂生成物の崩壊熱と、黒鉛燃焼とによって核燃料の温度が上昇しはじめ、最高温度は2000℃にもなった。ここで、原子炉容器の下の空間に発電所のコンプレッサー室から圧力ポンプで窒素を送り込むと、5月6日には原子炉容器の温度が低下しはじめた。1987年12月2日には、石棺内の温度は82℃と下がった。以上『チェルノブイリの真実』リチャード・F・モールド著)」

ということですから、はやり冷やさなければまずいということですね。

放射性物質の無毒化についても、現実的に無理でも原理的には分かっているということを理解しました。

ありがとうございます。

回答No.5

noname#184049

放射能と言っても多種多様で放射性元素により異なってきます。放射性元素とは
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%94%BE%E5%B0%84%E6%80%A7%E7%89%A9%E8%B3%AA　　です。
放射線は元素により半減期が違いすぐ無くなるもの、何百年も掛かるものもあります。半減期が小さいものは無力化が可能ですが中和は出来ません。
メルトダウンとは
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%82%89%E5%BF%83%E6%BA%B6%E8%9E%8D　　です。
東電福島第一原子力発電所では冷却を続けないと核反応はどんどん進み現在原子炉の底に有るとされている（現在核燃料がどういった状態にあるかは正確にわかっていない）核燃料は原子炉の地下以下に溶け込んでいくでしょう。チェリノブイリ原発のメルトダウンした核燃料は核燃料だけが溶け落ちたものでなく多くの原子炉の構造金属も溶け込んでいるのでこれ以上メルトダウンしないと言われている事から現状で放置し原発全体を「石棺」で封じ込む事で周囲に放射能が出る事を抑えています。東電福島第一原子力発電所事とは事情がちがいますから、石棺で何とか誤魔化しています。東電福島第一原子力発電所では封じ込めは不可能ですので、これから先何十年、何百年も冷やし続けるしかありません。東電は間に合わせの冷却水貯水タンクを造り続けるしかありませんが、その内良い解決策が出てくるだろうと言った幻想で一時凌ぎの対策をしているのです。
貴方もこんなサイトに質問していないで自分で資料を探したりで勉強して下さいね。♪♪♪

お礼

１：「原子炉の構造金属も溶け込んでいるのでこれ以上メルトダウンしないと言われている」というのは、空気で冷やしているという前提でなりたっている。
２：いくら構造金属も溶け込んでいるとはいえ、冷却をやめればメルトダウンが始まる。

という解釈でよろしいでしょうか。

私にとっては「こんなサイトに質問」することが勉強の一つとして大変役に立っているので質問させていただいています。

回答No.4

Tann3

No.3です。No.2さんへの「補足」に書かれたことについて。

＞コンクリートでふたをすればとりあえず核分裂に進む状態にはならないということですか。

　福島にしてもチェルノブイリにしても、核分裂はとっくに止まっています。（福島は地震直後、津波のずっと前に）

　No.3に書いたように、メルトダウンや放射線の原因は、ウランの核分裂ではなく、核分裂の結果できた生成物の原子核が安定になろうとして出すエネルギーです。「核分裂の結果できた生成物」とは、ウランの原子核が2つに割れた結果できる、いろいろな元素、例えばセシウムとか、ヨウ素とか、ストロンチウムなどです。

　滞留水の海への流出や、チェルノブイリの「石棺」からの空気の漏えいは、その放射線を出す核分裂生成物が外に漏れるので問題なのです。
　福島では水、チェルノブイリでは空気を漏れないように密封するということが必要なわけです。

補足

続けてありがとうございます。
理解が遅くて申し訳ないですが、下の書き込みと重複しますが、差し支えなければ次の理解で正しいかお教えください。

１：「核分裂が止まっている」のは、冷却できているから。福島は水、チェルノブイリは空気で冷却。
２：今でも冷却が中断すれば核分裂が起こる。
３：チェルノブイリは「石棺」の中で冷却を続けている。
４：「石棺」を「じゃまなものをコンクリートで固めてしまえ」というイメージに私は理解していたが、それは全くの間違いで、「石棺」はただ外部へ放射線が漏れないようにしているだけ。

これで正しいでしょうか。

回答No.2

trajaa

１．
　無理

２．
　燃料だけが石棺の中にあるわけではなく、黒鉛や鉛コンクリート、砂など様々な異物と一緒に固まってしまったので
　臨界(何もせずに勝手に核分裂が進む状態)にはなり得ない

　チェルノブイリでも地下水汚染は問題だが、立地状況も原子炉の形式も違うので日本よりもその影響範囲が狭くて済んでいる

　配管や建屋がボロボロになり穴だらけなので、上側だけコンクリートで蓋をしても意味がない
　地下水が自由に出入りできる状態を放置すれば、海へ永遠に放射性物質が漏れ続ける
　冷やすことも大事だが、今現在の喫緊の課題は増え続ける汚染水が海へ流れ出るのを如何にして防ぎ、放射の汚染を広げないかという点
　コンクリートで蓋をすれば、外気からは遮断できても汚染水路の遮断は永遠に出来なくなる

補足

ありがとうございます。
１：「無理」と断定できる根拠はどんなことなのでしょうか。
例えば、磁力を無力化できないということと同じイメージですか。
もっとも磁力がなぜ無力化できないのか、それともできるのかも分かりませんが、無知な私に理解というかイメージを持てる説明を知りたいのですが。

２：石棺では多くの問題点が起こることは分かりました。
不可能なことでしょうが、燃料に異物を混ぜて、汚染水とは切りはなして上下左右四方からコンクリートでふたをすればとりあえず核分裂に進む状態にはならないということですか。
理解したいための質問です。

よろしくお教えください。

回答No.1

cubetaro

放射能を無力化する事は出来ないです。
　閉じ込めて、長い年月かけて冷却して、ガラスでコーティングして地中深くへ埋めるという手順かと。

　石棺はもっと酷い状態です。
　石棺がもたないから、もっと大きなドームで囲むという作戦です。
　それが老朽化したら、もっと大きなドームを作るしかないのでは。。。

　チェルノブイリ（象の足）↓

http://www.google.co.jp/search?sourceid=navclient&aq=&oq=%e3%83%81%e3%82%a7%e3%83%ab%e3%83%8e%e3%83%96%e3%82%a4%e3%83%aa%e3%80%80%e5%83%8f%e3%81%ae%e8%b6%b3&hl=ja&ie=UTF-8&rlz=1T4TRDJ_jaJP522JP522&q=%e3%83%81%e3%82%a7%e3%83%ab%e3%83%8e%e3%83%96%e3%82%a4%e3%83%aa+%e8%b1%a1%e3%81%ae%e8%b6%b3&gs_l=hp..0.0i10j0i4i37.0.0.0.18712...........0.GhxTn7mc_rg

補足

ありがとうございます。
無力化できないというのは、どういうイメージなのでしょうか。
私の知識や理解力を越えているとは思うのですが…。