日本の原発は設計でも運用でもなく「想定」が間違っていた

福島第一原子力発電所 (1F) で緊急事態が続いています．東北太平洋沖地震により原子炉を緊急停止するシステム (SCRAM) は働いたものの，炉心の余熱と放射性物質の崩壊熱を緊急に冷却するシステム (ECCS) のうち，特にその電源となる非常用ディーゼル発電機が津波で全て損傷し動作不能になりました．これが痛かった．注水系が動作しなかったため余熱冷却を行うことが出来ませんでした．その結果，一次冷却水の気化が進み，水の一部は分解されて水素と酸素が発生，圧力緩和のために止む無く格納容器外に放出したガスが爆発を起こしました．

これ以上の災害を防ぐために，大急ぎで運び込んだ外部の電源とポンプを使って海水を圧入して，ようやく安定させることに成功した模様です．ただし海水圧入により廃炉は決定的．これが 1F の1号炉 (1F1) と3号炉 (1F3) です．

2号炉 (1F2) もこれと同様の経緯を辿っており，炉心に冷却水がほとんどなくなり，マスコミによれば "空焚き状態" と言われていますが，これは不正確な言い方でしょう．チェルノブイリとは異なり核分裂反応は止まっているはずで，余熱の冷却ができなくて燃料棒が溶融しているという状況です．圧力が限界まで上がると，どこにもリリーフ弁が無ければ格納容器のどこかが破壊されてガスが放出されます．そうなると高濃度の放射性ガスが排出されることになります．そのためにガスを放出して圧力を下げ，海水を圧入して温度を下げようとしています．

さて，今回の事態を招いた根本的な原因は何でしょう？

まずは設計思想が甘すぎました．日本ではスリーマイル島のような過酷事故は起きないと考えられてきたそうで，幾重にもなった安全対策は軽視される傾向にあったそうです．

しかし，私は設計以前の想定が根本的に間違っていたと思います．まずは地震の規模．次いで，海岸立地につきものの波浪や津波に対する想定の甘さです．特に津波の想定が甘すぎました．想定された津波の高さはわずか5mだったそうですから，これは素人考えでも甘いだろうと考えざるを得ません．このため，非常用発電機の全てが損傷し，緊急時の頼みの綱が断ち切られたのです．想定が間違っていれば，当然設計も不十分なものとなり，運用もそれなりのレベルに低下します．

想定を誤らないようにするにはどうすればよいか？これは工学としてはなかなか難しい問題です．現象の強度と頻度の関係をどのように想定すればよいのか，明確な指導原理はありません．安全率をむやみに高くすると，設計そのものが成り立たなくなり，非常に高コストの技術となってしまいます．一方，甘い想定をすると，滅多に（設計寿命内では事実上）起きないはずの現象に実際に遭遇してしまいます．今回の地震は1,000年に一度という規模だったと言われていますが，これとてどこまで本当か疑ってかかるべきです．自然界の現象の強度と頻度の関係はべき分布に従うものが多いので，とてつもなく強い現象が，実はかなり頻繁に起こる，ということはもっと知られるべきです．

べき分布の別の言い方として，大富豪は実はかなり沢山いる，という言い方もあります．これは経済物理学の成果です．