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福島原発事故 その2

原子炉は、卵形の大きな容器に複数の細いパイプがささったような構造をしている。そして、パイプと容器の壁との間が溶接により密封接合されている。容器には、その形状、壁厚、内容物等に応じた複数の固有(共鳴)振動モードが存在する。また、各パイプにも、容器壁に接合されているとはいえ、その形状、壁厚、内容物等に応じた複数の固有(共鳴)振動モードが存在する。
容器壁とパイプとの接合に与える影響は、容器壁における共鳴振動モードとパイプにおける共鳴振動モードとの組合せ毎に異なる。すなわち、容器において一つの共鳴振動モードが励起され、パイプにおいても一つの共鳴振動モードが励起される場合に、容器壁とパイプとの接合が実質的に何の影響も受けないこともある。これは、容器における共鳴振動モードとパイプにおける共鳴振動モードとの最良の組合と言える。逆に、容器において一つの共鳴振動モードが励起され、パイプにおいても一つの共鳴振動モードが励起される場合に、容器壁とパイプとの接合が効率的に破壊されることもある。これは、容器における共鳴振動モードとパイプにおける共鳴振動モードとの最悪の組合と言える。要するに、容器壁とパイプとの接合に与える影響は、どの共鳴振動モードが容器において励起され、どの共鳴振動モードがパイプにおいて励起されるかに依る。
地震は、断層がずれることにより起こる。震源から揺れとして伝播する地震波は、周波数、位相、振動方向が異なる複数の振動波の集合である。発生する地震波の全体としての顔・形は、ずれた断層の形や大きさ、ずれた量やずれの速度等で決まり、したがって地震毎に異なる。すなわち、地震波を構成する複数の振動波がいかなる強弱関係や位相関係でその地震波に含まれているかは、地震毎に異なる。また、地震波は、伝播してゆく過程で、その顔・形を変えてゆく。地震波を構成する複数の振動波の中には、他のものに比べて早く減衰してしまうものがあるからだ。
さらに、地震波は震源からあらゆる方向に放出されるが、放出される地震波の顔・形は震源からの放出方向に応じても変わる。具体的には、ずれる断層面の移動軌跡により、震源の仮想的な立体が形成される。震源の外に位置する点からその震源立体を見た場合、見える震源立体の形は震源立体からの前記点の方向角度によって決まる。すなわち、震源立体からの方向角度が変わるように震源立体を見る点を移動させると、そこから見える震源立体の形が変化してゆく。震源の外に位置する点に到達する地震波の顔・形は、その点から見える震源立体の形にも依存する。したがって、震源立体に対する角度関係が異なる複数の点に到達するそれぞれの地震波は、顔・形が異なったものとなる。つまり、福島第1原発に到達した地震波の顔・形は、女川原発に到達した地震波の顔・形と異なる。
原子炉に到達した地震波は、容器とパイプに伝わる。容器における複数の共鳴振動モードが地震波により平等に励起されるわけではない。容器における一つの共鳴振動モードが地震波を構成する複数の振動波の一つにより励起される度合いは、共鳴振動モードと振動波の組合せ毎に異なる。パイプも同様である。パイプにおける複数の共鳴振動モードが地震波により平等に励起されるわけではない。パイプにおける一つの共鳴振動モードが地震波を構成する複数の振動波の一つにより励起される度合いは、共鳴振動モードと振動波の組合せ毎に異なる。すなわち、容器において振動波によりどの共鳴振動モードが主として励起され、またパイプにおいて振動波によりどの共鳴振動モードが主として励起されるかは、その地震波の顔・形に依る。
地震波により容器において主として励起された共鳴振動モードとパイプにおいて主として励起された共鳴振動モードとが上記最良の組合の場合、容器壁とパイプとの接合は破壊されない。逆に、地震波により容器において主として励起された共鳴振動モードとパイプにおいて主として励起された共鳴振動モードとが上記最悪の組合の場合、容器壁とパイプとの接合は破壊される。
女川原発に到達した地震波の顔・形は、上記最良の組合に相当する共鳴振動モードを容器において主として励起し、同時に上記最良の組合に相当する共鳴振動モードをパイプにおいて主として励起するものであった。この結果、女川原発は地震波により破壊されることはなかった。逆に、福島第1原発に到達した地震波の顔・形は、上記最悪の組合に相当する共鳴振動モードを容器において主として励起し、同時に上記最悪の組合に相当する共鳴振動モードをパイプにおいて主として励起するものであった。この結果、福島第1原発は地震波により破壊されてしまった。女川原発に到達した地震波の大きさと、福島第1原発に到達した地震波の大きさとの間にそれ程の差がなかったにも拘わらず。
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