平成11年9月30日に茨城県東海村にある(株)ジェー・シー・オー(以下、JCO)のウラン加工工場で臨界事故が起こりました。この工場は、色々な種類のウラン化合物に処理を加えて、原子炉の燃料の原料として都合のよい品質のウラン化合物を作る所です。まず、臨界事故とは何かを説明します。
原子炉の燃料として使用できる物質を核燃料物質と言い、その代表的なものがウラン化合物です。天然ウランはウラン-238(99.3%)とウラン-235(0.7%)から成っており、通常は燃料に使うには、核分裂しやすいウラン-235の比率を3〜4%程度に高めた濃縮ウランにします。1個の核分裂で多くの場合2個の核分裂片(このほとんどが放射性の核分裂生成物になる)、平均で2.5個の中性子、およびガンマ線などの放射線が飛び出します。その中性子のうちの1個が周囲の核燃料物質で次の核分裂を起こし、そこで生まれた中性子のうちの1個がまた次の核分裂が起こすといった具合に核分裂連鎖反応が起こり、周囲に十分な量があると連鎖反応が持続します。それ以下では連鎖反応が持続しないぎりぎりの量を臨界量といいます。臨界量は、その核燃料物質の組成、ウランの濃縮度、集合の形などによって変わります。同じ体積では球が表面積が最小で、中で生まれた中性子が外に逃げ出す割合も最小ですから、同じ核燃料物質では球状の集合体が最小量
で臨界になります。同じ形の集合体では、例えば、その周囲を水の層で囲むと、集合体から逃げ出す中性子の何割かが集合体の中に跳ね戻され核分裂を起こす助けになるので、水層がないときよりも少ない量で臨界になります。ちょうど臨界量のときには時間とともに核分裂が発生する割合は一定ですが、臨界量を超えると核分裂発生率(単位時間内の核分裂数)が増え続け、臨界量を大きく超えると爆発的に増加します。
以上のことから核燃料物質は、一箇所に多く集めたり、浸水させるなどといったことを避け、臨界量よりも十分少量に分割して保管するのが当然の常識となっています。まして、核燃料物質の加工作業では、誤操作も考慮し、臨界にならない量を一回の取扱量(バッチ)として扱っています。さらに、貯槽等はタンクの形状を細長い円筒状にするか偏平にするなど設計上の配慮をして、間違って1バッチ以上の量が入っても臨界にならない設備になっていなければなりません。それでも、核燃料物質が予想外の原因で制御不能なまま臨界量を超えて事故になることを臨界事故と言います。
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