コリウム（原子炉）— 溶融燃料と炉心残骸

組成と性質

コリウムには通常、溶融した酸化ウランやその他の核分裂性燃料、燃料被覆材の破片、制御棒合金、内部構造材の金属、核分裂生成物、そして化学変化を受けた炉内構成部材が含まれる。原子炉容器が破損すると、コンクリートやその他の建材も取り込まれることがある。その結果、ガラス質と結晶質の領域が混在する高密度の不均一な塊となり、残留熱は極めて大きく、放射能も強い。その物理的挙動は組成と冷却履歴によって変わり、流動したり、溜まったり、ガラス状に固化したり、蒸気による事象で破砕したりする。

形成のしくみ

コリウムへ至る重大事故は、崩壊熱が除去されず、炉心温度が設計限界を大きく超えて上昇することで始まる。燃料ペレット、被覆材、内部機器が溶けて混ざり合い、圧力容器を破損することもある。混合物は下部の格納領域に集まり、空気、水、コンクリートと化学反応を起こす場合がある。過程と生成物は原子炉の設計や事象の進行によって異なり、過去の事故の研究は起こりうる結果のモデル化に役立つ。

リスクと緩和策

コリウムは複数の危険をもたらす。冷却系を圧迫するほどの強い熱出力、高い放射能による現場作業の困難化、さらに水素や蒸気爆発を生みうる化学反応の可能性である。こうした危険に対処するため、コアキャッチャーのような工学的装置、多層の封じ込め、水没した空間で溶融物を急冷・冷却する方法、制御された拡散と固化の技術などが用いられる。立ち入りが不可能な場合には、遠隔監視とロボット工具が不可欠である。

例と歴史的背景

広く知られる重大事故では、コリウムに類似した物質が生成されてきた。こうした出来事は、重大事故解析と封じ込め設計の進歩を促した。コリウムの挙動を理解することは、原子力安全研究と事故後の復旧計画の主要な焦点である。一般的な背景としては溶岩状というたとえを参照し、燃料特性については核燃料を、原子炉の文脈については原子炉を参照。