原子力発電装置の容器形状

原子炉の炉心は、冷却水の循環が止まって温度が異常上昇した時点で、速やかに自己破壊して落下するようなしかけとする、、そしてこの落下に伴って、大きな熱容量の物体中に散り散りにばらまかれる（できれば希釈させる）ようにすればよい旨を、前項で述べた。狙いは、水の循環による熱交換に頼ることなく、炉心（の破片）を永久的に密閉容器内に保持し得る条件の達成だ。

実は、通常の熱化学的反応としての圧力上昇、水蒸気爆発、水素爆発、などを強引に押さえ（抑え）込む容器の強度というのは、そのことだけを考えるならば、大して困難な条件ではない（デリケートな機能構造を切り離すことは必要だが）。問題は、核崩壊熱を出し続ける炉心が、局所高温状態をつくってしまうために、それが、予測のつき難い複雑な固体反応や破壊をもたらすことなのだ。緊急停止後の炉心が入った容器の外壁を、通常の熱伝導による表面冷却の効果だけを頼りに、強度が失われない温度範囲に保持しておくことができれば、原子炉燃料を（水の流れない）密封した状態のまま永久停止にもっていくことが可能となる。

これを実現する仕組みとしてイメージしているのは、素朴至極、図のような形態の容器を用いることである。この図は断面を表す模式図となっているが、立体のイメージとしては、三角フラスコの底面を円錐状に盛り上げた形状であり、最底部はいわゆるドーナツ型になっている。そして、この形状のタイプを（現状の装置で言うところの）「圧力容器」「格納容器」の双方共に適用する（ただし大きさのスケールは両者で異なる）ことを考える。

炉心が破壊・熔融したときに、最も恐れねばならないのは、熔け落ちた核燃料が団子状に集まって’再臨界’条件に突入してしまうことだ。つまり、崩れ落ちた炉心破片が一箇所に集まらないようにする工夫が何としても必要だ。ところが、現状の圧力容器の底は‘お椀の底’型であり、沈降物を集めてしまう恐れのある悪しき形になっている。もちろん、容器の強度も重要であるが、図の‘山底三角フラスコ’は、圧力差に抗するのにも好適である（この形のガラス製器具を使った経験に基づいている）。

そして、分解した炉心の破片を受け止めるべく、図中マゼンタで網をかけたドーナツ型部分には、予め、ホウ素を含む合成ガラス状スラグ等を十分量仕込んでおく。（ウランとのなじみを調べておく必要があるが）落ちてきた核燃料破片が十分高温の場合は、このスラグに固溶して、体積的な希釈の効果をもたらすだろう。温度が下がっていれば、単に、耐熱熱容量部材として振舞えばいい。そして、ここがポイントであるが、このドーナツ部分で温度が十分下がらない場合は、その最下部分は、壊れて底抜けすることを想定に入れておく。

さて、この圧力容器は、「隔離モード」に入った後は、もう一回りか二回り大きい格納容器の下の方に、（ガイドに沿わせて）沈めるという前提である。この格納容器（の下半分）は、やはり図のようなドーナツ型とその中心の円錐凸部をもっており、その円錐の上に、炉心破片の入った今の圧力容器の底の円錐凹部が嵌まり込むように乗る形になる。したがって、底抜けしたスラグ状の炉心物質は、この格納容器の底に抜け落ちることで、さらに直径の大きな円環状に散らばっていく。そして、そのドーナツ型の底部分には、先と同様のガラス状スラグが仕込んであり、熔融部分はさらに希釈されることになる。ただし、今度は底抜けは絶対に許されない。熱熔融したスラグは、金属壁に対して、腐食・固溶効果をもつだろうから、今度の容器壁底部の内側は、マグネシア(MgO)セラミクス（情報サイトの例1, 例2）などで内張りしておくことにする。

このような円錐凹部をもつ容器壁は、外部からの熱交換に有利であることが、次なる重大ポイントとなる。容器外の下方から円錐凹部の壁に向かって流水を当てるような機構をつくっておけば、効率的に冷却が進むだろうし、ドーナツ型のサイズを十分大きくすることで、空冷だけに依っても、容器破壊を起こすことなく永久密封の状況を保つ設計が可能であると推察する根拠をなす。
＜ing＞