チェルノブイリ原発事故①｜1986年4月26日、4号炉で何が起きたのか

1986年4月26日、午前1時23分。
現在のウクライナ北部にあるチェルノブイリ原子力発電所4号炉で、
原子炉を停止する前に一つの試験が行われていた。

試していたのは、外部からの電源を失ったとき、
停止へ向かうタービン発電機の惰性回転を利用して、
非常用設備へ必要な電力を一時的に供給できるかというものだった。
原子炉を破壊するための実験ではない。
本来は、安全性を確認するための試験だった。

ところが試験開始から約40秒後、4号炉では急激な出力上昇が発生した。
爆発によって原子炉と建屋の一部が破壊され、
火災とともに大量の放射性物質が環境中へ放出された。

チェルノブイリ事故は、しばしば
「運転員が危険な実験をして原子炉を爆発させた事故」
という短い説明で語られる。
しかし後の調査が明らかにした事故像は、それほど単純ではない。

RBMK-1000という原子炉の特性、低出力で不安定になった炉心、
試験を行うまでの運転状態、制御棒と緊急停止系の設計、
運転手順、安全情報の共有、規制、組織の安全文化。
複数の問題が同じ夜に重なり、一つの巨大事故へつながっていた。

安全を確認するための試験が、事故の入口になった

事故が起きた4号炉は、ソ連が開発したRBMK-1000型原子炉だった。
電気出力は約100万kW。
黒鉛を中性子の減速材として使い、
水を冷却材として多数の圧力管へ流す大型のチャンネル型原子炉である。

4号炉は1986年4月25日から、定期点検のため停止する予定になっていた。
その停止過程を利用し、以前から課題として残っていた試験を実施する計画だった。

原子炉には、運転中に外部電源を失った場合でも、
炉心を冷却するためのポンプなどへ電力を供給し続ける仕組みが必要になる。
非常用ディーゼル発電機は用意されていたが、
起動して十分な電力を供給するまでには時間が必要だった。

そこで考えられたのが、
蒸気の供給を止めてもすぐには停止しないタービン発電機の回転を利用する方法だった。
回転数が落ちていく短い時間に発電を続け、
非常用電源が立ち上がるまでの隙間を埋められるかを確認する。
それが事故当夜の試験の目的だった。

つまり、試験の目的そのものは異常ではない。
問題は、その試験をどのような原子炉状態で行ったのかにあった。

予定どおりに低下しなかった4号炉の出力

4月25日、原子炉の出力は停止へ向けて下げられ始めた。
ところがソ連の電力系統側から発電継続を求められたため、
出力低下作業は途中で長時間止められた。

再び出力を下げ始めたのは夜になってからだった。
その後、原子炉出力は予定していた水準を大きく下回るところまで低下した。

原子炉を低出力で運転すると、
単純に「火力を弱くした」のと同じ状態になるわけではない。
核分裂によって生じる物質の一つであるキセノン135が中性子を強く吸収し、
出力をさらに下げようとする現象が起こる。

運転員は出力を回復させるため制御棒を引き抜き、
試験を実施できる状態へ原子炉を戻そうとした。
結果として4号炉は、
通常の高出力運転とは異なる、制御上の余裕が小さい状態へ入っていった。

ただし、この部分だけを取り出して
「運転員が規則を無視したから事故になった」
と結論づけることはできない。
なぜなら、当時の運転員が知らされていなかったRBMK固有の危険な特性が、
この低出力状態で大きな意味を持つからである。

午前1時23分、試験が始まった

チェルノブイリ原発の公式記録によれば、
タービン惰性回転試験は4月26日午前1時23分04秒に始まった。

蒸気供給が変化するとタービンの回転数が下がり、
タービン発電機から電力を受けていた循環ポンプの状態も変化する。
原子炉を流れる水量が低下すると、
炉心内部では液体の水が蒸気になる割合が増えていく。

ここでRBMKの重要な特性が表面化する。

一般的な説明にすると、
当時のRBMKでは特定の運転条件下で、炉心内の水が蒸気へ変わるほど核反応が強くなる方向へ働くことがあった。
これを「正のボイド係数」と呼ぶ。

蒸気が増える。
核反応が強まる。
出力が上がる。
さらに水が沸騰して蒸気が増える。

条件が揃えば、この循環は原子炉を不安定にする。
事故当夜の4号炉は、その影響を受けやすい状態になっていた。

RBMKがなぜこのような挙動を示したのか、
そして制御棒の構造がなぜ問題になったのかは、
第2回で炉心構造から詳しく見る。

AZ-5を押せば、原子炉は止まるはずだった

事故を語るとき、必ず登場するのが「AZ-5」である。
これは原子炉の緊急停止操作に使われる系統で、
作動すると制御棒を炉心へ挿入し、
核分裂反応を抑えて原子炉を停止させるためのものだった。

通常の安全設計で考えれば、
緊急停止装置を作動させれば反応度は低下する方向へ進む。
ところが1986年当時のRBMKでは、
制御棒の構造と炉心状態の組み合わせによって、
挿入開始直後の一部領域で一時的に反応度を増加させる可能性があった。

INSAG-7は、この制御棒設計を事故を理解するうえで重要な問題として扱っている。

4号炉ではAZ-5作動後、急激な出力上昇が発生した。
チェルノブイリ原発の公式年表では、
午前1時23分43秒ごろには急激な出力上昇が始まり、
その直後に爆発が発生したとされる。

わずか数十秒の出来事だった。

ただし、
「誰が、なぜAZ-5を押したのか」
「その時点で原子炉内部では何が起きていたのか」
「最初の爆発とその後の破壊はどう進んだのか」
については、短い説明では重要な部分が抜け落ちる。

この数十秒については、第4回で事故記録とINSAG-7を照合しながら時系列で再構成する。

爆発によって、原子炉の障壁そのものが失われた

出力暴走の後、4号炉では爆発が発生し、
原子炉とその周囲の構造物が大きく破壊された。
原子炉内部にあった燃料や黒鉛などの物質の一部は建屋周辺へ飛散し、
複数の火災も発生した。

原子力発電所では、
放射性物質を閉じ込めるために複数の障壁を設けることが基本になる。
燃料そのもの、燃料被覆管、原子炉系統、建物といった層が、
一つが損なわれても次の層で放射性物質を止める考え方である。

チェルノブイリ4号炉では、その複数の障壁が事故によって広範囲に破壊された。

そのため事故は
「原子炉が壊れた」という設備内部の問題から、
大量の放射性物質が環境へ直接放出される災害へ変わった。

これが、チェルノブイリが世界規模の原子力事故になった決定的な違いだった。

最初に現場へ入った人々は、事故の規模を把握できていなかった

爆発直後から、発電所職員と消防隊は火災への対応を始めた。
特に重要だったのは、4号炉周辺の火災を他の原子炉へ延焼させないことだった。

チェルノブイリ原発の公式記録では、
数時間以内に多数の火災が鎮圧され、
隣接する3号炉への延焼が防がれたとしている。

一方で現場には極めて高い放射線量を示す場所が存在していた。
しかも事故直後には、
原子炉そのものが破壊されたという事実を現場全体で直ちに共有できていたわけではない。

火災、瓦礫、高線量、破損した計測設備。
通常の発電所火災とは異なる条件の中で初動対応が進められた。

その結果、発電所職員や消防隊員の中から重度の被ばく者が発生する。
UNSCEARによれば134人が急性放射線症と診断され、
そのうち28人が事故後の最初の数か月に死亡した。

彼らが事故直後にどのような環境へ入ったのかは、第5回で詳しく扱う。

発電所から約3kmのプリピャチでは、生活が続いていた

4号炉の近くには、原発職員とその家族を中心に暮らす計画都市プリピャチがあった。
発電所からおよそ3kmの距離である。

事故は26日未明に起きたが、
プリピャチの全面避難が始まったのは翌27日だった。

住民を運び出すため多数のバスが集められ、
住民には一時的な避難であるかのような案内が行われた。
しかし多くの住民は、その後プリピャチへ通常の生活者として戻ることはなかった。

避難範囲はその後、発電所を中心とする周辺地域へ拡大された。
チェルノブイリ原発の公式資料によれば、
1986年末までにプリピャチを含む188の集落から
約11万6000人が避難した。

ここで重要なのは、
避難が単なる「事故後の処理」ではないことである。

事故規模を誰が把握していたのか。
どの測定値が得られていたのか。
避難を誰が決定できたのか。
住民へどこまで情報が伝えられたのか。

技術事故は、設備が壊れた瞬間だけでは終わらない。
その後の情報伝達と意思決定も、被害規模を左右するシステムの一部になる。

放射性物質は国境で止まらなかった

破壊された4号炉から放出された放射性物質は、
大気の流れによってウクライナ、ベラルーシ、ロシアだけでなく、
ヨーロッパ各地へ広がった。

事故の存在が国際的に明確になる契機の一つとなったのは、
ソ連国外で通常とは異なる放射線が検出されたことだった。

チェルノブイリは、一つの発電所だけで完結する事故ではなくなった。
放射性物質の移動には国境がなく、
事故情報も一国だけで管理できるものではないことが現実として示された。

この事故を契機として、
原子力事故発生時の国際的な情報提供や援助の枠組みも強化されていく。

チェルノブイリを「運転員のミス」で終わらせてはいけない理由

事故直後の説明では、運転員の規則違反や誤操作が強く問題視された。
実際、事故前の運転操作に問題がなかったわけではない。

しかし1993年に公表されたINSAG-7では、
1986年のINSAG-1から事故評価の一部が大きく修正された。

その理由は、事故後の調査によって
RBMKの物理的特性や制御棒設計、
運転員に提供されていた情報、
安全規則や規制体制について新たな理解が得られたからである。

つまりチェルノブイリ事故には、
「誰か一人が正しい操作をしていれば防げた」
という説明では捉えきれない構造があった。

このため本シリーズでは、チェルノブイリを
「一人の運転員が起こした事故」として扱わない。

機械、制御、運転、組織、情報、規制という複数の防護層を分け、
それぞれがどこで機能せず、
最終的に4号炉の破壊へつながったのかを追う。

事故は、4月26日だけでは終わらなかった

4号炉が破壊された後、事故処理は長期間続いた。

周辺では放射線測定と除染が行われ、
大量の人員が事故処理へ投入された。
破壊された原子炉からの放射性物質の拡散を抑えるため、
1986年中には4号炉を覆う「Shelter Object」が建設された。
一般には「石棺」と呼ばれる構造物である。

しかし、それで問題が解決したわけではない。

旧石棺の老朽化に対応するため、
その後さらに巨大なアーチ状構造物
「New Safe Confinement（新安全閉じ込め構造物）」が建設された。

事故から40年が経過しても、
4号炉は「事故が終わった場所」ではなく、
破壊された原子炉を長期にわたって管理し続ける現場である。

なぜチェルノブイリは今も重要なのか

チェルノブイリ事故から学べることは、
「原子力は危険か安全か」という二択だけではない。

より重要なのは、
重大事故が一つの原因だけで成立するとは限らないという点である。

設計上は安全装置だったもの。
通常なら問題にならない操作。
運転員が知らされていなかった特性。
以前から存在していた警告。
規則と実際の運用とのずれ。
事故が起きた後の情報伝達。

それぞれを単独で見ると、
必ずしも原子炉を破壊するほど重大に見えないことがある。

しかし複数の防護層が同時に失われれば、
設備全体は一気に事故側へ進む。

チェルノブイリは、
「人が間違えた事故」というより、
人が間違えても重大事故にならないようにするはずのシステムまで含めて検証しなければ理解できない事故
だった。

現場の位置｜チェルノブイリ原子力発電所

事故現場は現在のウクライナ北部、ベラルーシ国境に近い地域にある。
「チェルノブイリ原発」という名称だが、
事故現場はチェルノブイリ市街そのものではなく、
プリピャチ近郊に建設された原子力発電所である。

まとめ｜4号炉で起きたのは、一つの操作ミスではなかった

1986年4月26日未明、
チェルノブイリ原子力発電所4号炉はタービン惰性回転試験の最中に急激な出力上昇を起こし、
爆発によって原子炉そのものが破壊された。

しかし事故を理解するには、
「危険な実験をした」「運転員がミスをした」という説明だけでは足りない。
低出力時のRBMKの特性、制御棒設計、試験時の運転状態、
安全上重要な情報の伝達、規制と安全文化まで含めて初めて、
事故が成立した経路が見えてくる。

そして事故は4号炉の爆発で終わらなかった。
消防・初動対応、プリピャチからの避難、放射性物質の広域拡散、
大規模な除染と事故処理、石棺建設、
その後の原子炉改修と国際的な原子力安全対策へつながっていった。

次回は、その出発点となる機械そのものを見る。
RBMK-1000はどのような原子炉で、
なぜ特定の条件では「蒸気が増えるほど出力が上がる」挙動を示したのか。
正のボイド係数と制御棒の構造から、
4号炉内部に存在していた設計上の問題を追う。