第７４回
「原発事故は収まってはいない－忘れてならぬ「再臨界」のリスク‐中性子線の恐怖」

2011年11月11日

　去る１０月初め、東京電力福島第一原発２号機で、キセノン１３５などが検出され、一時的再臨界かという注目すべき発表があった。

　再臨界の危険性については本欄で早い時期から指摘していたものだが、それが現実になると、超危険な中性子線という極めて透過性が高く、高いエネルギーをもつ中性子というこれまでの福島第一原発事故ではみられていない新しいタイプの放射線による被曝の怖さが浮かび上がってくる。

　ここで用語について整理しておこう。

①核分裂：たくさんの陽子や中性子（ウラン２３５では２３５個）でぶよぶよに膨れ上がり、大きな水滴のようになった原子核が２つに割れて２つの小さな原子核になること。外部から刺激（中性子をぶつける）すると分裂するが、自らぶよぶよに耐え切れず分裂する「自発核分裂」もある。

②連鎖反応：中性子をぶつけられたウラン２３５のぶよぶよ原子核からは、２つに分裂する時、エネルギーと、２個ほどの中性子が飛び出す。この２個の中性子について、
Ａ．１個は次の核分裂に使われ、１個はどこかに吸収されるか飛び去って無くなる。
Ｂ．２個とも次の核分裂に使われる。
Ａの場合もＢの場合も次々と核分裂が進む「連鎖反応」だが、Ａでは制御された中でエネルギーが取り出せるのに対し、Ｂでは核分裂は２倍、２倍と増えていって制御不能。Ａが原子力発電、Ｂは原子爆弾ということになる。

③臨界：このような連鎖反応が生じる状態になったこと。
ここで注意しなくてはならないのは、核分裂で生まれた中性子は「高速中性子」と呼ばれ原子核にぶつかるとはじき飛ばされてしまい、次の核分裂にあまり寄与しない。この高速中性子は、水など「減速材」を通過させて水素や酸素の原子核に何回か衝突させてスピードを落とし「熱中性子」にすると、ウラン２３５などのぶよぶよ原子核に効率良く取り込まれて容易に核分裂させることができる。

　核分裂を連続的に引き起こすためには、熱中性子が届く範囲に別のウラン２３５などが存在していなくてはならない。これはある程度の量のウラン２３５などが必要ということで「臨界質量」と呼ばれる。

　このようにみてくると、中性子を減速する水と、ある量のウラン２３５があれば臨界に達することがわかる。

　原発の原子炉中では、臨界質量以上のウラン２３５と減速材の水が、臨界状態が安定的に続き、連続した連鎖反応が進行できるよう配置されている。

　一方、溶融した燃料棒の塊デブリでは、割れ目などに外部から、中性子の減速に十分な水が供給され、局所的にある量のウラン２３５があれば、一過性的な臨界が実現、核分裂が偶発的に発生する可能性がある。

　これが「再臨界」である。

　再臨界はすべてが局所的、一時的とは限らない。そこで連鎖反応が進行するような条件が偶然にも整っているとすると、前述Ｂの状態、即ち原爆的反応が発生する危険性も否定できない。

　冒頭のキセノン１３５は、ウラン２３５の核分裂によって生じた２次的な生成物で、核分裂で生じたテルル１３５が２分でヨウ素１３５に崩壊、これが６.７時間でキセノン１３５にかわり、さらに９．２時間でセシウム１３５へとそれぞれβ線を出しながら変化していく（数字は半減期）。

　再臨界によって核分裂が一時的にでも発生したとするならば、キセノン１３５の検出から直近の出来事、少なくても１０時間以内であろう。

　なおこの現象を前述自発核分裂で説明しようとする向きもあるが、ちょっと根拠に無理があるようである。

（多摩大学名誉教授　那野比古）