文明論研究ノート

2008-03-05 16:49:34 に、上野さんから「原水爆設計理論」なるタイトルで、「原水爆は、大学生にも設計できると言われていますが、本当ですか。現状についてわかりやすく説明してください」という質問をいただいた。私が代表を務める研究会でこの分野に詳しい会員に聞いた。以下、その情報を基にまとめたことを明記しておく。

結論から先に言えば「できない」。

以下その理由。

(1)核反応時間は10のマイナス12乗秒の世界。何世代もの核分裂連鎖反応は、10のマイナス6乗秒以内に起こさせなければならないため、中性子減速材の使えない高速中性子核分裂。学部大学生は問題外。日本で原子炉物理学講座のある主要大学の大学院修士課程の学生で、中性子輸送計算コードの使用経験があり、臨界計算に通じているならば、あるモデルを想定し、「常温」での「静的臨界性」について、検討できる。しかし、設計の本質は、常温静的臨界性にない。

(2)プルトニウム球は、10のマイナス6乗秒以内に、常温から１億℃まで昇温し(同時に、バレーボール大のプルトニウムのスポンジ状の未臨界球が、ソフトボール大どころか、ピンポン玉大の超高密度球になり、臨界量が数分の一になる)、温度上昇にともないプルトニウム共鳴領域のドップラー効果によるマイナス反応度が印加し、超高密度によるプラス反応度が印加するが(これは「高温動的臨界性」)、そのような高温の計算ができる輸送計算のデータが存在せず、修士課程の学生やたとえ教官でも用意できず、よって、正確に反応度のプラス・マイナスが評価できない。

(3)広島・長崎の原爆では、静的臨界量の約2倍のウラン235やプルトニウム239が利用されたが、この意味が説明できない(設計データの精度は、事前の臨界実験で確認済みであるため、データに大きな不確定なし)。

(4)ウラン235やプルトニウム239の大部分は、爆発後、未燃焼のまま空中に散布され、燃焼してエネルギーを発したのは、いずれも、わずか1キログラムに過ぎず、修士課程の学生には(プロでも試行錯誤実験が必要)、起爆装置の設計の段階で、設計爆発規模を正確に調整できない。

(5)プルトニウム用爆縮装置の設計は、高温動的臨界性解析より、はるかに困難であり、修士課程の学生では、まったく出来ない。

以上の事実関係から、マスコミでの議論がいかに低次元なものであるか、ジャーナリストや学者や政治家は、賢そうな顔をして、悲しい現実かな、実は何も知らないのだ。

2008-03-05 16:45:58に、三田さんから「軽水炉プル実験」なるタイトルで、「世界に軽水炉プルトニウムを利用した核実験例はありますか」という質問をいただいた。以下、回答です。

ウェブで、「weapon」「Reactor」「Plutonium」なるキーワードの組み合わせで検索すると、誰でも簡単に、多くの情報の中から、つぎのような情報を見つけることができる。これは、米エネルギー省広報局が、1994年6月27日に公表した「1962年にネバダで実施した原子炉級プルトニウム実験」についての補足で、中学生にも分かる簡単な広報文。実験はこの一例しかない。その実験についての資料は1977年に公開されていた。

これには、特に、重要な情報は、何ひとつ含まれていない。これを引用して議論した学術文献は存在しない。政府広報文であり、政治目的であるため、どこまで真実か、図りかねるからだ。第三者が追認できない資料は学術的に検討する価値なし。

(政府発表には、たとえば、イラク戦争開始理由としての｢大量破壊兵器の存在｣のような政治目的の真実でない情報も有り、絶対視すべきでない。)

最後の質疑応答のなかに、「実験に利用された原子炉級プルトニウムは、1958年に締結された米英相互防衛協定の下に英国から供給された｣とある。しかし、質疑応答にあるように、肝心のプルトニウム同位体組成は、「機密」とされている。よって、真実は、分からない。

しかし、本文には、1970年以前とそれ以後の兵器級プルトニウムと原子炉級プルトニウムの定義が記されている。以前はプルトニウム240が7パーセント以下か以上にあったが、それ以降は、7パーセント以下が兵器級、7-19パーセントが燃料級、19パーセントかそれ以上が原子炉級と定義しなおされた。プルトニウム240の割合が多くなると、自身の自発核分裂中性子の影響で、爆発力の小さな未熟原爆の可能性が高くなる。

問題はふたつ存在する。ひとつは、英国には、1962年以前に軽水炉はなく(最初の軽水炉は1995年9月22日に運転開始したサイズウェルB発電所)、発電・プルトニウム生産二重目的炉としての黒鉛減速炭酸ガス冷却炉(コールダーホール炉4基とチャペルクロス炉4基)しかなかったこと。よって、軽水炉プルトニウムと言うのは間違い。

もうひとつの問題は同位体組成である。広報局が公表日当時の定義に従ったのか、1962年当時の定義に従ったのか、文面からだけならば、前者のように解釈できる。そうならばプルトニウム240が19パーセントかそれ以上となる。

しかし、公式文献に拠れば、1962年以前のコールダーホール炉4基とチャペルクロス炉4基の燃焼度は、900MWD/Tで、目的からすれば、当然、兵器級しか生成できない。1966年7月25日に運転開始したコールダーホール改良炉の東海1号機の燃焼度は、3000MWD/Tで、プルトニウム239が79パーセント及びプルトニウム240が18パーセント。

1962年以前のコールダーホール炉4基とチャペルクロス炉4基の燃焼度が、米英相互防衛協定という特別の目的のため、900MWD/Tでなく、東海1号機のように3000MWD/Tで運転したら、技術的には、プルトニウム239が79パーセント、プルトニウム240が18パーセントとできる。しかし、当時の運転記録を確認しなければ確実なことは言えない。具体的に、どの原子炉で、何年何月何日からいつまで運転し、どこの再処理工場で、いつ処理されたかまで、説明できなければ、分かったことにならない。米エネルギー省広報局や素人の議論は軍事機密を理由に逃げている。真実とはその程度のものでないのだ。

当時の燃料被覆材のマグネシウム合金では、長期照射が出来ず、燃料破損を引き起こす。東海1号機の燃料はコールダーホール炉とは異なり、改良型の中空燃料が採用された。

特別の目的のために生成されたとしても、一桁高い燃焼度30000MWD/T(炉内で3年間燃焼)で生成された軽水炉プルトニウムの組成、すなわち、プルトニウム239が60パーセント、プルトニウム240が25パーセントには、ほど遠く、軽水炉プルトニウムの模擬としても、技術的困難さの克服の証明になっていない。世界の軽水炉は、燃焼度50000MWD/T(炉内で5年間燃焼)を目指しており、そうなれば、プルトニウム239は、50パーセント以下、プルトニウム240は、30パーセント以上となり、より困難性を増す。

それから、質疑応答にあるように、「米国の核兵器には、すべて、兵器級プルトニウムが利用されており、その理由は、仮に原子炉級プルトニウムにすると、施設の設計資金が膨れ上がり・従事者の被ばく・プル発熱による組み立ての困難性・適用法規制等、克服しがたい問題があるため」とされている。よって、現実的制約から、世界では、原子炉級プルトニウムで核兵器を製造していない。それは、原理的不可能性でなく、工学的不可能性だ。

軽水炉プルトニウムで核兵器ができないと言うのはこのような根拠が基になっている。長崎プルトニウム原爆は、兵器級プルトニウムであっても、発熱問題が深刻であったため、安全上の配慮から、投下寸前に組み立てられた(プリンストン大フランク・フォン・ヒッペル教授「第5章　ICRC評価レポート」、p.54欄外、核燃料サイクル国際評価パネル編『核燃料サイクル国際評価パネル報告書』)。

以下、米政府エネルギー省広報局公表文書(1994.6.27)

U.S. Department of Energy, Office of the Press Secretary, Washington, DC 20585

Additional Information Concerning Underground Nuclear Weapon Test of Reactor-Grade Plutonium


The Department of Energy is providing additional information related to a 1962 underground nuclear test at the Nevada Test Site that used reactor-grade plutonium in the nuclear explosive.

Specifically
•A successful test was conducted in 1962, which used reactor-grade plutonium in the nuclear explosive in place of weapon-grade plutonium.
•The yield was less than 20 kilotons.

Background
•This test was conducted to obtain nuclear design information concerning the feasibility of using reactor-grade plutonium as the nuclear explosive material.
•The test confirmed that reactor-grade plutonium could be used to make a nuclear explosive. This fact was declassified in July 1977.
•The release of additional information was deemed important to enhance public awareness of nuclear proliferation issues associated with reactor-grade plutonium that can be separated during reprocessing of spent commercial reactor fuel.
•The United States maintains an extensive nuclear test data base and predictive capabilities. This information, combined with the results of this low yield test, reveals that weapons can be constructed with reactor-grade plutonium.
•Prior to the 1970's, there were only two terms in use to define plutonium grades: weapon-grade (no more than 7 percent Pu-240) and reactor-grade (greater than 7 percent Pu-240). In the early 1970's, the term fuel-grade (approximately 7 percent to 19 percent Pu-240) came into use, which shifted the reactor-grade definition 19 percent or greater Pu-240.

Benefits
•As part of the Secretary of Energy's Openness Initiative, the Department of Energy is providing additional information regarding a 1962 underground nuclear test that used reactor-grade plutonium. As a result, the American public will have information that is important to the current debate over nonproliferation issues associated with reactor-grade plutonium that can be separated during spent fuel reprocessing and the importance of international safeguards. The release of this information should encourage other nations to declassify similar test information.
•This information will be useful in the international arena in defining the nonproliferation regime for separated reactor-grade plutonium. It will be useful in confirming and underpinning the requirements for international safeguards.
•This information will correct erroneous statements made elsewhere about the potential use of reactor-grade fuel for nuclear weapons.
Who Are the Key Stakeholders?
•The Public. This information will be useful to nonproliferation public interest groups who are debating nuclear proliferation issues.
•Public Interest Organizations. Stakeholders include environmental, safety and health groups, historians, archivists, researchers, scientists, and industrial workers, as well as State and Federal personnel. Those interested in oversight of nuclear weapons testing related activities will have additional information regarding the nuclear test of reactor-grade plutonium. Public interest organizations which have expressed such an interest include (but are not limited to): Energy Research Foundation, Environmental Information Network, Friends of the Earth, Greenpeace, Institute for Science and International Security, League of Women Voters, Military Production Network, National Association of Atomic Veterans, National Security Archive, Natural Resources Defense Council, Nevada Desert Experience, Nuclear Control Institute, Physicians for Social Responsibility, Plutonium Challenge, Sierra Club, University of Sussex/England, and the Western States Legal Foundation.
•Environmentalists. With this declassification, those interested in environmental oversight of plutonium related activities will have additional information regarding the utility of reactor-grade plutonium. Those interested include Greenpeace, Institute for Science and International Security, Nuclear Control Institute and the University of Sussex, England.

U.S. Department of Energy
Office of Public Affairs
Contact: Sam Grizzle
(202) 586-5806

U.S. Department of Energy, Office of the Press Secretary, Washington, DC 20585

QUESTIONS AND ANSWERS
Q. Why wasn't the exact yield of the event released?
A. Revelation of the yield was determined to be of value to certain proliferants.
Q. What was the quantity of reactor-grade plutonium used in the test?
A. In this circumstance, specific information would be of benefit to certain proliferants and is not releasable.
Q. What is the grade of plutonium used in U.S. nuclear weapons?
A. The United States uses weapon-grade plutonium. Weapon-grade plutonium is defined as plutonium containing no more than 7 percent plutonium-240.
Q. Why is weapon-grade plutonium better than reactor-grade plutonium in weapons?
A. Reactor-grade plutonium is significantly more radioactive which complicates its use in nuclear weapons.
Q. If this was a successful test as you indicate, why didn't the United States use reactor- grade plutonium in nuclear weapons?
A. Reactor-grade plutonium is significantly more radioactive which complicates the design, manufacture and stockpiling of weapons. Use of reactor-grade plutonium would require large expenditures for remote manufacturing facilities to minimize radiation exposure to workers. Reactor-grade plutonium use in weapons would cause concern over radiation exposure to military service personnel. In any event, Public Law 97-415 prohibits United States defense use of plutonium produced in licensed facilities, i.e., commercial reactors.
Q. What was the source of the reactor-grade plutonium?
A. The plutonium was provided by the United Kingdom under the 1958 United States/United Kingdom Mutual Defense Agreement.
Q. What was the actual plutonium isotopic composition used in this test?
A. It is the policy not to reveal the actual isotopic composition of plutonium used in specific weapons or tests to prevent releasing information which may be of assistance to proliferants.

以上

日本のあらゆる分野の安全規制と安全管理は、行政側やそれに擦り寄って共存しているジャーナリストが宣伝するほど質の高いものでない。「あたご」の追突事故はそのことを如実に物語っている。

日本の産業現場では、多重下請け構造による徹底的な合理化政策による人員削減・経費削減が図られ、安全余裕が確保できておらず、いつ大事故が発生してもおかしくないのだ。

米ロは、核削減後でさえ、それぞれ、15000発の原水爆を保有。米国は、自国の核保有をそのままにし、ロ英仏中・インド・パキスタン・イスラエルの核をそのままにし、国際的弱者の保有国の北朝鮮、さらに、準備中のイラン、その他の国々の原子力政策に介入している。米国は、虫が良くないか、恥を知れ。

核不拡散を主張するなら、カーター政権のプル利用技術の封印程度でなく、全原水爆を廃棄せよ。主張はその後だ。

今後、原子力発電所を建設すれば、単純に、世界で、原子力発電所の数が増加すると考えているひとがいる。それは間違い、なぜか。

原子力発電所の建設には10年弱かかる。いま、建設開始しても、運転開始は、2020年頃。

米国では、寿命延長した原子炉が、2020年に寿命に達し、大量に停止する。建設数よりも多く停止。

日本と欧州では、そのような事情は、2030年から。

世界で、仮に、原子力依存政策が策定され、世界の原子炉メーカーがフル稼動しても、停止数を上回る原子力発電所を建設することは、不可能だ。

プラス・マイナス・イコール・マイナスの時代が続く。これが現実だ。なぜ、こんな簡単な計算ができないのか。

欧州先進国で本格的なソフトエネルギー・パスが始動した。特に目覚しいのはソフトエネルギーの中でも有力な風力発電だ。

民主党のオバマ大統領が誕生すれば、米エネルギー政策は、ブッシュ政権のものと正反対になるに違いない。

それは、新核燃料サイクル技術の開発を含む原子力大展開でなく、それらを凍結して、ソフトエネルギー・パスを大規模に推進する歴史的政策になる。

新しい時代の鼓動は確実に聞こえる。

私が代表を務める現代先端国際問題研究会は、各種政治研究者・各種経済研究者・各種社会科学研究者・各種自然科学研究者等、総計50名からなる。定期的に会合を開催し、今、世界で発生している問題について、自由に討論している。テーマによっては、このブログの内容にも、研究会での討論内容が反映されることもある。その時は断り書きを入れる。

独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構石油開発支援本部調査部の調査によれば、1990年代には、原油価格は、1バーレル当たり20ドルに安定していたが、2000年から、上昇傾向を示し、一時は、80ドルまで高騰したが、今は、やや、下がり、70ドル前後を変動している。90年代の3倍強だ。

輸入産業は、円高になると有利であるにもかかわらず、それを上回る原油価格の高騰で、石油産業は、大混乱に陥った。新日本石油やコスモ石油のいまの株価は、昨年の半額まで落ち、この先、回復するか、未だ、不透明だ。じっと我慢すべきか、あきらめて売るべきか。

北朝鮮は、核実験が成功したか、失敗したか、公式に公表していない。北朝鮮のテレビが成功と報じても、いつもの手に過ぎぬ。よって、第三者が、断言できず、推定の域を出ない。軽薄な解説は控えるべきだ。

失敗の根拠になった情報は、北朝鮮が実験前に、中国に対し、「爆発規模がTNT火薬換算5キロトン」と伝えたということに拠る。世界で観測された地震波から推定される爆発規模は1キロトンとされる。

よって、北朝鮮が正しい爆発規模を中国に伝え、世界が観測した地震波から推定された爆発規模が正しいとすれば、北朝鮮の核実験は、明らかに失敗であったと断言できる。

しかし、北朝鮮が中国に伝えた値が政治的なものであったとしたら、たとえ、世界が観測した地震波から推定された爆発規模が正しいとしても、成功か失敗か、断言できない。

さらに、失敗の判断材料として、過去の世界の核実験の例を上げ、それらに比べ、小さ過ぎると主張。爆発規模は目的によって異なるのだ。単に米国へのデモンストレーションだとしたらどうだろうか。

北朝鮮の目的は世界に情報混乱を起こすことにあったのではないか。素人が、未熟原爆の可能性を示唆したが、それは、しょせん、素人の推定に過ぎぬ。それ以上でも、それ以下でもないのだ。確実な証拠がない。

経済産業省資源エネルギー庁部会は、日本の原子力の将来計画に、何の根拠もなく、唐突に、官僚的発想のキーワード「原子力立国」を掲げた。あまりにも軽薄ではないか。誰がどのような根拠でこの方針を説明し得るのか。責任を持ても者は出でよ。きちんと議論しようではないか。