流体の動きを予測して原子力発電所の安全をサポート

原発事故防止へ

2011年の東日本大震災では、福島の原子力発電所で大きな事故が起きました。これは、津波で稼働用の電源が落ちて冷却水が失われた結果、高温になった燃料棒が化学反応を起こして水素が大量に発生し、水素爆発が生じたというものです。原子炉は、燃料を納めた「圧力容器」を中心に、それを取り囲む「格納容器」と「原子炉建屋」で構成されており、何らかの異常が生じて燃料が溶けてしまった場合、発生した水素や水蒸気は格納容器内で複雑なふるまいをします。格納容器の外側の建物の壁は耐圧性のない一般的なもので、もしも水素爆発が生じて格納容器が破損すると、放射性物質の流出を防ぐことは難しいです。そこで原発の安全性向上のために、異常時・通常時を含めて、格納容器内の水や水素といった「流体」の挙動を理解して予測する研究が行われています。

一筋縄ではいかないシミュレーション

原発は非常に大きな建造物で、大きいもので圧力容器の高さは約15メートル、格納容器の高さは100メートルに達し、実験用に同じ規模の装置を作ることは不可能です。そのため、安全性の評価は主にシミュレーション（数値計算）により行います。ところが、水蒸気や水、水素など液体と気体が混在し、さらに水と水蒸気の間で相変化が起きる格納容器内の状態は計算が複雑で、一筋縄ではいきません。そこで、より現実に近い評価ができるように、原子炉を模擬した実験装置から得られたデータと、計算の値を照らし合わせる「データ同化」という手法で、シミュレーションの精度向上が図られています。

次世代原発の安全性も流体力学で検証

現在稼働している原子力発電所は、水で炉心を冷却する軽水炉と呼ばれるものです。これに対して、実用化されようとしている高温ガス炉は、炉心を気体のヘリウムで冷やす原子炉で、メルトダウンが起こりにくいというメリットがあります。この次世代の高温ガス炉についても、ガスの効率のよい流れや炉心冷却の安全性など、流体力学の視点から研究が進められています。

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先生情報 / 大学情報

福井大学工学部機械・システム工学科原子力安全工学コース准教授石垣将宏先生

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原子力工学、流体工学

先生が目指すSDGs

メッセージ

まだ将来の夢は決まっていないものの、なんとなく理系に進もうと思っているのであれば、数学と英語、国語をしっかり勉強しておくことをお勧めします。中には国語が嫌いで理系を選ぶ人もいますが、文理を問わず論理的な文章を読んだり書いたりするのに国語力は不可欠です。英語は論文を読むのに必要ですし、英語ができると得られる情報量が格段に増えます。研究者をめざすのであれば英語で論文を書かなければなりません。またプログラミングに興味があれば、身につけておくと役に立つと思います。

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本学は教育学部、医学部（医学科、看護学科）、工学部、国際地域学部の4学部からなる国立大学です。「創造力、実践力」をキーワードに、本学で学んだ学生が生涯にわたって創造力や指導力を発揮できるよう、学びの力となる学問の基礎及び方法の習得をめざします。先端研究に支えられた教育内容と、不断の省察による教育技術によって、学生がそれぞれの個性に目覚め、社会に貢献できる実践的知識と技術を習得して卒業する事を目標とします。就職率は複数学部を有する国立大学で11年連続ナンバー１の実績があります。（H19-29年度）