壊滅的なメルトダウンの際に原子炉のコアで形成される、放射性の溶岩のような塊を冷却して封じ込める新しい方法が、米国の研究者によって開発されました。 この技術は、水ではなく粒状の炭酸塩材料を使用するもので、溶融酸化鉛を用いた小規模および大規模なテストベッドで実証されています。
原子力発電所が壊滅的なメルトダウンを起こすと、核燃料、制御棒、核分裂生成物、原子炉の構造部品が放射性溶岩のように混ざり合って形成されることがある。 コリウム」と呼ばれるこの溶けた塊は、非常に危険で、動く可能性があります。
「原子炉の過酷な事故の際、燃料が入っていた容器が溶けて破裂します」と、サンディア国立研究所のエンジニア、デビッド・ルーイ（David Louie）は説明します。 「
爆発する水素
メルトダウンは、2つの方法で周囲の環境への放射性物質の放出をエスカレートさせる可能性があります。 溶けた塊はまた、コンクリートのような周囲の材料と化学反応を起こして水素ガスを発生させ、それが蓄積して爆発を引き起こす可能性があります。
コリウムを扱う標準的な技術は、水で冷却しようとすることです。 しかし、この方法は一般的に効果が遅すぎるため、災害が進化し続け、放射性汚染物質が周囲に漏れ出してしまいます。
「最終的には、水がそれを冷却するため、コリウムの拡散は止まります」と、ルイは述べました。 「しかし、水を運ぶ作業をしている間に、事故がどんどん悪化するのは困ります。 ルイ氏と同僚たちは、コリウムを冷却して封じ込めるより良い方法を探して、カルサイトやドロマイトのような粒状の炭酸塩鉱物に目をつけ、メルトダウンの際に原子炉の中心部に注入することができると述べています。
小規模試験
小規模試験では、数グラムの酸化鉛の粉末を1000℃に加熱し、コリウムに似た溶融体を作りました。 次に、これを粒状の方解石と、比較のために二酸化ケイ素の粒（砂）の両方と組み合わせました。
「注入可能な炭酸塩鉱物が機能することがわかりました」と、Louie は言います。 “化学的に反応して大量の二酸化炭素を発生させ、それが酸化鉛を “leavened “して、きれいなケーキのような構造にしたのです。 この反応自体が冷却効果を持ち、”ケーキ “のすべての孔がさらなる冷却を可能にするのです」。 対照的に、コントロールサンプルとして使われた砂は、模擬コリウムに何の影響も与えませんでした。
キログラム規模で行われたフォローアップ実験でも、炭酸塩顆粒が溶融物質を含むためにうまく適用できることが示されました。 研究者たちは、サンディアの原子炉メルトダウン・モデルソフトウェアに注入可能な安全材料を組み込み、粒状の炭酸塩が、2011年に日本の福島第一原子力発電所で発生したような現実の原子力災害にどのような影響を及ぼすかを調べました。
Larger demonstrations needed
「さらに大きなスケールで、核融体に近い材料で実験的に実証する必要がありますが、これらの炭酸塩注入法がどのように機能するかは楽しみです」
材料開発社の Oliver Alderman は以前コリウム溶岩を研究し、新しい研究については「非常に素晴らしい概念」だと言っています。 「コリウム温度（コリウムは、使用される溶融酸化鉛よりもはるかに高温になる可能性があります）の影響について疑問があり、また、発生するかもしれない二次発熱反応についても懸念しています。
最初の研究が完了し、研究者は現在、注入可能な安全材料に関する非仮特許を取得中で、さらに大規模な試験を実施しようとしていますが、その際、劣化ウランを組み込むことも検討されています。
「その後、技術を商業化する準備ができるでしょう」とLouie氏は言い、炭酸塩封じ込め材料は「既存のどの原子炉設計にも後付けできる」と付け加えました。
サンディア国立研究所は、コリウム封じ込めに対するこのアプローチへの将来の研究での提携に興味を持つ他の研究グループや組織からの興味の表明を呼びかけています。