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解決済みの質問

海水注入を定量的に考察・福島第一原発第三号機


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 から
3月14日11時01分 水素爆発 までを考察します

計算ミス、仮説ミス等 チェックをお願い致します

「計算結果」

原子炉の崩壊熱を冷却するには 

ケース(1)   ポンプ送水量  0.25 m3/min 
「100℃水蒸気」として、煙突より、空へ、放出される時


ケース(2)   ポンプ送水量  1.8 m3/min 
「100℃の温水」として、海へ、放水される時


実際には、(1)と(2)の間の条件でプラントが運転されていると思われます


燃料管に穴が開いている時、放射能の漏れが問題になります

「100℃水蒸気」は、凝縮し易いので、排気配管にドレーンとして溜まり易いので
頻繁に、抜く必要有りと思います

電源が停止している状態で、「大量の水」や「大量の水蒸気」の中の
ヨウ素-131を「回収」する事は、困難そうに思えます

学者や専門家の出番と思います


「参考」

3月13日13時12分 原子炉への海水注入「直前」まで・・の考察は

http://okwave.jp/qa/q6622257.html

です

「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


「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」

原子炉内へ注入された海水は、原子炉内では、
高圧、高温になっていると、想像されますが

圧力抑制プール等を通過して、プラントを「去っていく」時の
「量と状態」が分かれば、冷却熱量を計算できる


前提条件
原子炉へ注入された海水は、燃料の崩壊熱を奪って
「100℃の温水として、海へ、放流される」、又は、及び、
「100℃の蒸気として、煙突より、空へ、放出される」

既に、投稿した「考察」により、原子炉、圧力容器は、
「既に」高温になっていると想像されるので
上記の前提は、さほど、間違っていない・・・と思います


原子炉への海水注入(13時12分)から水素爆発(11時01分)までの
平均的な崩壊熱は (1.19+1.07)/2 万kW = 1.13 万kW


ケース(1)
崩壊熱を冷却するために必要な「最小」海水量

消防ポンプにより、海より吸引された「10℃の水」が
「100℃水蒸気」として、煙突より、空へ、放出される・・・とする


100℃ 水の蒸発潜熱
=2500-2.36*100 J/g
=2264 J/g
=2264000 J/kg

蒸発潜熱を「t」と「kW」で表示すると

2264000 J/kg
=2264000/3600 W*時/kg
=629 W*時/kg
=629 kW*時/t


比熱を「t」と「kW」で表示すると

1 cal/g℃
=1*0.00116W*時/g℃
=0.00116W*時/g℃
=1.16kW*時/t℃


1時間当たり、「X ton」 の10℃の水が必要   とする


1.13 万kW・時
=「Xton」*1.16kW*時/t℃*(100-10)℃+「Xton」* 629 kW*時/t
=「Xton」* 733 kW*時

X = 15 (ton)

消防ポンプの送水量は 0.25 m3/min となる

ケース(2)
崩壊熱を冷却するために必要な「最大」海水量

消防ポンプにより、海より吸引された「10℃の水」が
「100℃の水」として、海へ、放水される・・・とする


1時間当たり、「X ton」 の10℃の水が必要   とする


1.13 万kW・時
=「Xton」*1.16kW*時/t℃*(100-10)℃
=「Xton」* 104 kW*時

X = 109 (ton)


消防ポンプの送水量は 1.8 m3/min となる



投稿日時 - 2011-03-26 16:44:50

QNo.6622313

すぐに回答ほしいです

質問者が選んだベストアンサー

貴殿の質問は普通であれば正解に近いです。

  しかし、想定以上に条件が悪くて難しいと思っています。

   1.1号機・2号機・3号機の水素爆発

   2.4号機の原因不明な水素爆発
 
(1)1号機・2号機・3号機の水素爆発で原子炉立屋が大破損して原子炉容器も破損が
   懸念されます。
   そして、原子炉容器の高圧水蒸が出入する配管の損傷と関連施設の破壊的な
   損傷で亀裂して冷却水が漏れて効果が10%~35%位と思っています。

 理由
  外部冷却水と内部水蒸気の冷却水が漏れて、外部に広がっている事、
  一部が外部冷却水に混じり海に排出・・・
  追加した冷却水が施設のひび割れで他の場所に漏れて溜っていると推察いたします。
  根拠・・・外部からの画像と一部内部の画像を詳しく見ると損傷ヶ所が特定されます。
       しかし、今の情報では全体の原子炉立屋・原子炉容器・発電タービン立屋
       ・制御関連施設等の情報が少なくて東電と政府・保安安全らは機能不全に
       近い状態と考えています。
  水素爆発で原子炉立屋が崩壊して散乱する。
    機材とコンクリートが落下し大型吊り上げ能力100トン~150トンクレーンも落下し
    原子炉立屋の厚み1m~2mのコンクリートが落下と飛散しました。
    原子炉容器の鋼鉄製の厚みは3cmで強度に耐えうるか疑問です。

  冷却水を入れても効果が低い状態です。

  貴殿の冷却水効果は、施設の損傷が少ない事が前提と考えられます。

 補足・・地震の時に3号機・4号機で仕事をしていた人が、外部冷却水が作業員に
     浴びるほどの量が原子炉立屋に溢れる。
     そして、津波が施設の50%を破壊する。

  

投稿日時 - 2011-04-03 10:40:13

補足





>>>貴殿の冷却水効果は、施設の損傷が少ない事が前提と考えられます。

「この文」の「意味」は、

崩壊熱を除去(冷却)するには、

「算出」された「ポンプの送水量」では、「足りない」・・・・

・・・と言う事ですか

もし、そうであれば、私も、同感です

原子炉内で発生する「崩壊熱」を除去して
燃料棒を「メルト」させないために

膨大な「注水量」が必要だ・・・と言いたいだけです


この投稿をした目的の一つは

東電、学者、専門家の方々が

崩壊熱を定量的に考える事を怠って
膨大な量になるであろう「汚染水」の「処理」を、
前もって、準備する事をおこたっていた・・・様に

・・・思われたからです


「漏れる」という「東電、学者、専門家の言葉」から、

膨大な量になるであろう「汚染水」の予測が
全く、感じられませんでした


かなり以前、テレビの中でで
「東電の努力 ( あたかも、賞賛する様に ) により、
原子炉への注水量を抑えることが出来ている」・・・

・・・と、、学者の解説者が言っておられました


「膨大な崩壊熱」を「定量的」に考える事を怠って、
結果的に、この考え方が、
原子炉を悪化させたと、私は考えています


排出された「汚染水」に、目を奪われて、
原子炉の冷却を、怠らないように、・・・と、祈っています


原子炉へ注水する「配管」に、もしもの事が有れば

崩壊熱により、圧力容器の一部が溶けて
最悪の事態が起こり得る・・・と、考えて、

「万全の策」をとって頂きたいものです


回答、有難う御座いました

土田



投稿日時 - 2011-04-04 15:44:34

ANo.2

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回答(2)

ANo.1

質問内容と要点が少し解りません。

 専門的なことのプロセスは理解できます。

 今回の災害事故は、科学的な計算で何を求めるかは危険です。

 日々、炉心と施設の状態が違います。

 また、1号基・2号基・3号基・4号基の各施設の被害が甚大です。

 上記の質問の時と内容が違い 今の情況が悪くなっています。

 正しくお伝えしたいですが、現状は進化と変化が進んでいます。

 学者・専門家もお答えが出来ない状態と思います。

 仮に、回答しても信頼性が疑問です。
 
  今の原発破壊の現状は想定外で困難・・

投稿日時 - 2011-03-30 09:53:55

補足




文字数に制限が有るために、「投稿」の
説明が、「へたくそ」で、すみません


>>質問内容と要点が少し解りません。


この投稿の「目的」は、「2つ」あります

(1)「膨大」な「崩壊熱」が発生する原子炉を「冷却」する為に
  必要な「算出」された「冷却水」の「量」を

  全国の「エンジニア」に、「チェック」してもらう事。


(2)計算により算出された「冷却水量」が、
  「ほぼ」、信頼出来るとすれば

  原子炉へ注入する「冷却水」の「量」が膨大になる「事実」を
  全国の人々に知って貰いたい事。

  原子炉という名の「風船」に、「無限に」水を
  「注入」する事は、不可能です

  積極的に、原子炉の外へ「排出」して、「タンク」等に、
  貯蔵しなければいけない・・・だろう・・・と推測されます

  この時点で、「閉じ込める(封じ込める)」」は、
  「危うく」なる・・・だろう・・・と推測されます

  「問題点」

  テレビを見ていると、「専門家」の方々は
  原子炉への注水が開始されても、

  「閉じ込め(封じ込め)」は、順調に、進んでいると

  言っていた・・・ように・・・見えました

  3月末の時点でも、「東電、学者、専門家の方々」の中に
  既に、注入された「冷却水」の「量」が、「膨大」らしい・・・
  ・・・にもかかわらず

  原子炉周辺で発見された「汚染水」は、
  「何処からか、漏れた」らしい・・・と言っておられます
  
  下記の計算が、ほぼ、的を得てる・・と仮定しても
  30000ton の「冷却水」が、「すべて」、「漏れた」と・・・
  ・・・信じている様です

「参考」

http://okwave.jp/qa/q6627396.html

3月末までに、各号機に、注入された「冷却水量」が
最小 4092ton
最大 28846ton
として

平均、10000ton の冷却水が、注入された・・・と仮定すれば

合計で 30000ton の「冷却水」が 原子炉内へ供給された・・・
・・・と推測される


回答、及び、忠告 有難う御座いました


土田



投稿日時 - 2011-04-01 17:57:01

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