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・ テレビを見ていると、原子炉の「状況」に関して 専門家の方々の説明が、「定性的」なので、 下記の「原子力災害対策本部」発表の「主要事象・対応」 福島第一原発３号機にて、 3月13日 5時10分 15条事象発生(冷却機能喪失) 3月13日13時12分 原子炉への海水注入 3月14日11時01分 水素爆発 の頃の「原子炉の内部」を「定量的」に推測してみました 文字数制限が有るので、ここでは、 3月13日13時12分 原子炉への海水注入「直前」まで　・・・　です 計算ミス、仮説ミス、チェックお願いします 「計算結果」 冷却機能喪失　直後の　燃料、燃料管の温度を、「控え目」に　３００℃　とすると 海水注入開始「直前」の燃料、燃料管の温度は　１３８０℃以上　と推測される 「東電のデータ」 福島第一原発３号機 電気出力　78.4 万kW 炉の熱出力　238.1 万kW 燃料棒の本数　548 本 燃料棒の長さ　4.47 ｍ 燃料の総重量　94 ｔ 燃料の種類　二酸化ウラン 圧力容器　全重量(t)　500 「崩壊熱のデータ」 京都大学原子炉実験所 3月13日 の崩壊熱 = 炉の熱出力(238.1 万kW)の0.5% = 1.19 万kW 3月14日 の崩壊熱 = 炉の熱出力(238.1 万kW)の0.45% = 1.07 万kW １年後の崩壊熱 = 炉の熱出力(238.1 万kW)の0.1% = 0.24 万kW 「計算過程」 前提条件 燃料の崩壊熱は、燃料、燃料管、圧力容器に「均等」に伝達されるとする この仮定は、燃料棒(燃料管、燃料)に関して 温度上昇を「かなり、控え目に推定」すると考えています 冷却機能喪失(5時10分)から原子炉への海水注入(13時12分)までの 8時間の崩壊熱は 1.19 万kW * 8 時 = 9.52 万kW * 時 仮定　 「圧力容器(500t)」に関して 物性値は　鋼鉄の値とする 比熱を 590J/Kg℃とする 比熱を　「ｔ」と「 kW 」で表示すると 590 J/Kg℃ = 590／3600W*時/Kg℃ = 0.163W*時/Kg℃ = 0.163kW*時/ｔ℃ 500 ｔの圧力容器を「１℃」上昇させる為に必要な熱量 = 比熱＊圧力容器の重量 = 0.163 kW * 時/ｔ℃＊500 ｔ = 81.5 kW*時/℃ 仮定　　 「燃料管」に関して ジルコニウム合金の燃料管の物性値として、 ジルコニウムの物性値を使う 比熱を 「290 J/Kg℃」 密度を「6.5 ｔ/ｍ3」 燃料管の内径を「10 mm」 燃料管の肉厚を「1 mm」とする 燃料管の重量 =内径＊3.14＊肉厚＊長さ＊本数＊密度 =0.01ｍ＊3.14＊0.001ｍ＊4.47ｍ＊548本＊6.5ｔ/ｍ3 =0.50ｔ 比熱を「ｔ」と「kW」で表示すると 290 J/Kg℃ =290／3600W*時/Kg℃ =0.805W*時/Kg℃ =0.805kW*時/ｔ℃ 0.50ｔの燃料管を「１℃」上昇させる為に必要な熱量 =比熱＊燃料管の重量 =0.805kW*時/ｔ℃＊0.50ｔ =0.40kW*時/℃ 仮定　　 原子炉内の内の「燃料(94ｔ)」に関して 燃料の物性値は　二酸化ウランの値 比熱を 14 cal/mol℃ 密度を 270 ｇ/molとする 比熱を「ｔ」と「kW」で表示すると 14cal/mol℃ =14／270cal/g℃ =0.052cal/g℃ =0.052*0.00116W*時/g℃ =0.0000603W*時/g℃ =0.0603kW*時/ｔ℃ 94ｔの燃料を「１℃」上昇させる為に必要な熱量 =比熱＊燃料の重量 =0.0603kW*時/ｔ℃＊94ｔ =5.6 kW*時/℃ 仮定 冷却機能喪失から8 時間で、 燃料管、燃料、圧力容器の温度は「Ｔ℃」上昇したとすると この仮定は、燃料棒(燃料管、燃料)に関して 温度上昇を「控え目に推定」すると考えています 「8 時間での崩壊熱」 =「燃料の温度上昇分」＋「管の温度上昇分」＋「圧力容器の温度上昇分」 9.52万kW・時 =5.6 kW・時/℃*「Ｔ℃」＋0.4kW・時/℃*「Ｔ℃」＋81.5kW・時/℃*「Ｔ℃」 =87.5kW・時/℃*「Ｔ℃」 Ｔ = 1088 (℃) 以上より　、約１０８０℃　上昇する 冷却機能喪失　直後の　燃料、燃料管の温度を、「控え目」に　３００℃　とすると 海水注入開始「直前」の燃料、燃料管の温度は　１３８０℃　と推測される 圧力容器に関しては、周囲に存在する「格納容器、圧力抑制プール」や 「コンクリート構造物」に熱が伝達されて、 １３８０℃より、「かなり低い温度」と思われます ・

福島第一原発３号機にて、「プール」　に　「水が無い」　時 プール内で　「24 時間」、使用済みの燃料棒を放置すると 「計算結果」 燃料棒の温度は (1)　空気無視の時、約１０５０℃　上昇する (2)　空気考慮の時、約５７０ – ９７０℃　上昇する 「東電のデータ」 福島第一原発３号機 原子炉の燃料棒の本数 548 本、長さ 4.47 ｍ 原子炉の燃料の総重量 94 ｔ、種類 二酸化ウラン 「Asahi.comのデータ」 プールの中の、使用済みの燃料棒の本数 514 本、崩壊熱 20万kcal/時 「計算過程」 プール内での24 時間での発熱量 20万kcal/時*0.00116 kW*時*24 時=0.56万kW*時 仮定 「ジルコニウム合金の燃料管」の物性値は、ジルコニウムの値 比熱を「290 J/Kg℃」 密度を「6.5ｔ/ｍ3」 燃料管の内径を「10 mm」、肉厚を「1 mm」とする ジルコニウム合金の燃料管の重量 = 0.01ｍ＊3.14＊0.001ｍ＊4.47ｍ＊514 本＊6.5ｔ/ｍ3 = 0.47ｔ 比熱は 290 J/Kg℃ = 290／3600 W * 時/Kg℃ = 0.0805 kW * 時/ｔ℃ 0.47ｔの燃料管を「１℃」上昇させる為に必要な熱量 = 0.0805 kW*時/ｔ℃＊0.47ｔ = 0.038 kW*時/℃ 仮定　　 「燃料ペレット」に関して 総重量　94t*514本/548本=88t 物性値は　二酸化ウランの値 比熱を14 cal/mol℃ 密度を270 ｇ/molとする 比熱を「ｔ」と「kW」で表示すると 14 cal/mol℃ = 14／270 cal/g℃ = 0.052*0.00116W*時/g℃ = 0.0603 kW*時/ｔ℃ 88ｔの燃料ペレットを「１℃」上昇させる為に必要な熱量 = 0.0603 kW*時/ｔ℃＊88ｔ = 5.3 kW*時/℃ 仮定 プールに水なし 24 時間後に、 燃料管、燃料ペレットの温度は「Ｔ℃」上昇したとする 「24 時間での使用済みの燃料棒の発熱量」 = 「燃料ペレットの温度上昇分」＋「ジルコニウム合金管の温度上昇分」 上記の式にて、空気への放熱を無視した その理由は 空気の熱伝導は 200℃付近で 0.038 、 1000℃付近で 0.076 W/m ℃、 の様に、小さい値であるが 燃料(二酸化ウラン)の熱伝導率は、300℃で 44、1,000℃で 28 W/m ℃、 管(ジルコニウム)の熱伝導度 22.7 W/m ℃　、 空気は、燃料や管に比べて 300 から 600 倍、熱を伝え難いので　 0.56 万kW・時 = 5.3 kW・時/℃*「Ｔ℃」＋0.038 kW・時/℃*「Ｔ℃」 Ｔ = 1049 (℃) 以上より　水なし、空気無視の時、約１０５０度上昇する 空気への熱移動を考慮してみよう 仮定 建屋が壊れていないとする プールに水なし 24 時間後に、 燃料管、燃料ペレット、空気の温度は「Ｔ℃」上昇したとする 仮定 プールの部屋の容積を、 10m*40m*40m=16000m3とする 空気の密度を1 kg/m3、比熱を「1000 J/kg℃」とする 「24 時間での使用済みの燃料棒の発熱量」-「空気の温度上昇分」 =「燃料ペレットの温度上昇分」＋「ジルコニウム合金管の温度上昇分」 空気の重量 16000 m3*1 kg/m3=16ｔ 比熱を「ｔ」と「 kW 」で表示すると 1000 J/Kg℃ =1000／3600W*時/Kg℃ = 0.28 kW*時/ｔ℃ 16ｔの空気を「１℃」上昇させる為に必要な熱量 = 0.28 kW*時/ｔ℃＊16ｔ = 4.5 kW*時/℃ 0.56万kW・時 = 5.3 kW・時/℃*「Ｔ℃」＋0.038 kW・時/℃*「Ｔ℃」＋4.5 kW*時/℃*「Ｔ℃」 = 10.2 T kW・時 Ｔ = 570 (℃) 以上より　水なし、空気を考慮した時、約５７０度上昇する この結果を、移動速度論的に、考察すると、 燃料や管に比べて 300 から 600 倍、熱を伝え難い「空気」への熱移動が 発熱体である「燃料」への熱移動と　さほど変わらないのは、受け入れ難い 「答え」は、簡単である 上記の式は、24 時間ではなくて、無限に時間が経過した後の状態である 即ち、　空気は、燃料や管と同じ温度にはならない・・・である ここで、「空気の上昇温度」= 1/10 *「燃料や管の上昇温度」と仮定すれば Ｔ = 968 (℃) 倍率が 1/5 では　 Ｔ = 899 (℃) 1/3 では　 Ｔ = 819 (℃) 1/2 では　 Ｔ = 738 (℃)