原発の構造について

質問

全くのしろうとの発言で申し訳ありませんが、どなたかご存じの方がいらっしゃいましたら、お教え願います。

原発の格納容器はメルトダウンを想定して、核燃料が溶けて底にたまっても損傷しない材質で作ることはできなかったのでしょうか？そんな材質は存在しないのでしょうか？コストがかさむのでしょうか？別の問題があるのでしょうか？

ご回答、よろしくお願いいたします。

回答No.5

Mumin-mama · ベストアンサー

ＡＮｏ．１、ＡＮｏ．４さんの回答通りです。

燃料棒の入っている圧力容器は厚さ約１６ｃｍ、その外側の格納容器は約３ｃｍの鋼鉄製ですが、核反応で圧力容器には絶えず中性子などがあたっていることから、老朽化すると、鉄がガラス化し、水を掛けるとガラスの様にパリッと割れる状態になるそうです。

http://hiroakikoide.wordpress.com/2011/07/05/tanemaki-jul-4/
小出：私もそう思います。圧力容器というのは金属なんですね。鉄でできている。鉄というのは叩いたところでへっこむし、曲げようと思えばある程度曲がるのですね。そういう意味ではガラスとは全然違いますよね。ガラスは叩けば割れるし曲げようとすれば割れてしまう。わけですけれども。鉄というものも中性子という放射線で浴びていくと、どんどんどんどんもろくなっていく性質があるのです。それで１番始めの鉄自身はいわゆる私たちが生活している常温というのですけれども、２０度３０度というところであれば脆くない、のですよね。叩いても割れないし引っ張ったって簡単には切れないし、ねれば伸びるというそういうものなのですけれども、中性子という放射線を浴びていくと、どんどんどんどん脆くなっていきまして、ガラスに近づいていきます。

参照画像
http://www.youtube.com/watch?v=IPXD_zpeITM
制御棒の役割の画像（圧力容器の底には制御棒が入る様になっていて、ある意味穴が開いて、最初はそこを伝わって溶けた燃料が下に落ちるそうです。
http://www.youtube.com/watch?v=4iPWXyvS9fY&feature=related

お礼

ご回答、詳しくありがとうございます。
参考になりました。

回答No.4

4490180

どんな材質で原子炉を造ろうと、今回の福島原発事故の状況ではメルトダウンしてしまいます。

　回答者Ｎo.1様が答えているように、「冷却」というサイクルが機能しなければ、熱は数千度（或いは数万度）になるまで蓄積されていきます。

　事故から４ヵ月経ちましたが、未だに冷却し続けなければいけない状態です。原子力燃料から出る熱量とは途方もないものですね。

お礼

途方もないんですね、絶望的ですね。
ご回答、ありがとうございました。

回答No.3

ariseru

>核燃料が溶けて底にたまっても損傷しない材質で作ることはできなかったのでしょうか？そんな材質は存在しないのでしょうか？コストがかさむのでしょうか？別の問題があるのでしょうか？

メルトダウンしても溶けない、または溶けにくい物質というのは存在します。
タングステンは融点が3380℃ですし、炭化タンタルなら3880℃ほどと高いですし、強度的にも十分でしょう。

ただ、問題はコストと生産量の少なさですね。
どちらもいわゆるレアメタルと呼ばれるものなので全世界での生産量が少ないんですよ。
タングステンなんかは年間生産量が1500トン以下だったはずなので、原子炉で何十トン何百トンも使うわけには行きません。

値段的にも、鉄なら高くても1トンあたり15万円程度ですが、タングステンは1キロあたり50ドルくらいなので1トンあたりだと5万ドルもします。
これは現在の為替相場である1ドル＝78.5円で計算しても400万円近いため、鉄の約26倍も高価なんですよ。
タンタルの場合は1ポンドあたり45ドルくらいらしいので、1トンあたりだと約10万ドル＝800万円弱とさらに高いですね。

なお、上記の値段の問題というのは原材料費だけを計算したものですが使う量が多いので材料費だけでもかなりのコスト増になりますね。
概算でも鋼鉄製で300～500トンくらいはありそうですし、同じ厚さ・サイズだとタングステンなら700～1200トンくらい。
鋼鉄製なら500トンの鉄が必要だとしても7500万円程度で済みますが、タングステンだと30～50億円と桁違いになります。
また、前述の通りタングステンの年間生産量が1500トンも無いのに原子炉のために何百トンも使うのは無理です。
さらには鉄と同じ加工設備が使えないから加工費用もかなり増えると思います。

お礼

ご回答、ありがとうございます。
原発ってとんでもないものなんですね。

回答No.2

x530

> 原発の格納容器はメルトダウンを想定して、核燃料が溶けて底にたまっても損傷しない材質で作ることはできなかったのでしょうか？そんな材質は存在しないのでしょうか？

・あります。
炭化タンタルの融点は３８８０℃。
酸化マグネシウムは２８００℃

因みに・・・
耐火レンガは１９００℃

核燃料がメルトダウンしても、核燃料の崩壊熱上限温度は２０００℃～２５００℃ほど。
原子炉圧力容器の下部外面を酸化タンタルなどで耐熱補強すべきでした。

> コストがかさむのでしょうか？別の問題があるのでしょうか？
・コストは、べらぼうに掛かります。
べらぼうと言っても、今般の事故（原子炉本体）に掛かる費用から比べればタダみたいなモノ。

日本の原子力行政では、メトロダウンなど想定していなかったので、メトロダウンを防止する耐熱補強もありませんでした。
今後の新しい原子力行政は、事故を想定したモノに変貌することを期待しています。

お礼

ご回答、ありがとうございます。
参考になりました。
原発って恐ろしいものなのですね。

回答No.1

jkpawapuro

できる限り損傷しないように分厚い鋼鉄で作られています。
ですがほっとけば崩壊熱をもつ核燃料は何千度にもあがってしまうので、それでも溶けない物質は存在しません。

お礼

ご回答、ありがとうございました。