燃料デブリの分類と堆積状態

燃料デブリの分類

２号機RPV底部

　２号機のRPV内部調査はまだ実施されていない。ミューオン調査では、炉心部に重金属がほとんど存在しておらず、RPV下部プレナム底部に重金属が堆積している観測結果が得られている。ミューオン調査結果に加えて、事故進展解析、およびPCV内部調査の結果から、２号機RPV底部の燃料デブリの分類は、以下のように推定されているが、不確かさが大きい。（図１）

A) 切り株燃料集合体・・　本来炉心があったあたりの外周下部に残留している可能性がある。# 切り株燃料集合体の存在が確認されているわけではないが、現時点でこれを否定する根拠もない。

B) 破損した金属部材・・　崩落したCRGT（おそらく下部が大きく溶融・損傷）、炉心支持金具、炉心支持板、燃料集合体部材の一部（タイプレート、制御棒ブレードなど）が、一部は未溶融のままで、おそらく下部プレナム底部の堆積物の上の方に存在している可能性がある。堆積している金属部材の下の方は、溶融・凝固した金属デブリに溶融・固着している可能性が高い。

C) 金属デブリの溶融/凝固物・・　SS/Zrを主成分とする合金がいったん溶融した後に凝固していると推定される。２号機では、下部プレナム崩落時点でのデブリ酸化度（Zr酸化度）が70-80%程度と予想されており、その再溶融時に、UやBが還元されて、金属デブリメルト中に溶融すると考えられる。溶解度は、デブリの到達温度に依存するが、およそ、Uについて数モル%～10数モル%、Bについても10モル%程度溶融する可能性がある。溶融・凝固時に、粒子状酸化物デブリ（破砕したペレットなど）や未溶融B₄C粒子、制御棒やチャンネルボックスの共晶溶融で中間生成物として形成される金属間化合物などを巻き込んでいる可能性が高い。金属デブリメルトが酸化されると、U,Zrリッチな析出物が形成されると推定される。２号機では、金属デブリメルトが主体でペデスタルに流出したと考えられており、下部プレナム底部の堆積物の内部には空洞が存在している可能性がある。

D) 酸化物デブリ（ルースデブリ）・・　粒子状、隙間が多い、残留ペレットや破砕した燃料棒からなる。炉心崩落時にいったん堆積し、再溶融せずに粒子状のままの状態を維持したデブリである。あるいは、冷却水中に崩落したデブリが破砕された状態を維持したデブリである。

E) 酸化物デブリの再溶融/凝固物・・　ルースデブリの一部が再溶融・凝固し塊状を形成したものである。金属デブリメルトと接触・混合・成層化する可能性がある。化学的な物質再分布が発生する可能性がある。

F) スラリー状のデブリ・・　デブリの破砕などにより、１号機PCV底部で見られているようなスラリー状のデブリが２号機下部プレナムでも堆積していると推定される。

燃料デブリの堆積状態

２号機RPV底部

　２号機のRPV下部プレナムの堆積物は、上の方から以下のような状態になっていると推定される（図２）。

a) 切り株燃料集合体・・　本来の炉心部の周辺下部に存在している可能性がある。その下には、おそらく、CRGTが残留している。# CRGTが一部倒壊している可能性や、CRGT内部にデブリが侵入している可能性も考えられる。

b) 破損した金属部材（CRGT、燃料集合体部材）・・・　下の方は、ルースデブリに埋まっている可能性。CRDスタブチューブは消失し、CRDハウジング支持金具に着座、下の方では、金属デブリの溶融・凝固物と一体になっている可能性。

c.スラリー状堆積物・・・　冷却水水位によるが、上の方にスラリー状や粉末状の物質が存在している可能性。様々な由来が考えられる。

d.粒子状の酸化物デブリ（ルースデブリ、残留ペレット、部分溶融破砕した燃料棒、など）・・・　崩落後にほとんど再溶融せず、隙間が多い。局所的には（本来の燃料/被覆管界面など）溶融凝固して連結している可能性。

e.再溶融・再凝固デブリ（多孔質デブリ）・・・　ルースデブリの一部が、再溶融・再凝固し、塊状デブリを形成した可能性。おそらく、ルースデブリの下の方に存在し、その下の金属デブリの溶融・凝固物と固着・一体化している可能性。

f.金属デブリの溶融・凝固物・・・　金属デブリが再溶融して、RPV底面に濡れ広がって再凝固した可能性。CRGTや炉心支持版の溶融量によって、その物量が変わる可能性。相当量がペデスタル内に流出したため、堆積物の内部（特に側面の大規模破損孔周辺）に空洞がある可能性。

g.側面大規模破損孔・・・　シュラウドサポートとスカートの間で、クリープ破損が累積する傾向が解析されており、上部タイプレートが通り抜ける程度の大規模破損孔が形成されている可能性。

h.底部局所破損・・・　金属デブリとCRGT溶接部の局所溶融により、共晶反応生成物（合金層+化合物相、酸化物デブリ巻き込み？）が、CRD内に流入、および、CRDハウジング外周に付着と推定。

i.RPVと保温層の間・・・　金属デブリや燃料デブリが堆積している可能性。CRD内部に流入したデブリによる、内側からのCRD破損はないと推定。