原子力潜水艦は、沈没すると、どうなっちゃうんですか？

ChatGPTに聞いてみました。

Q：原子力潜水艦の沈没事故がこれまでに何件かあったはずですが、燃料はメルトダウンしないのですか？

A：原子力潜水艦の沈没事故はこれまでにいくつか発生していますが、これらの事故において、原子炉がメルトダウンすることは通常ありません。以下にその理由を説明します。

原子力潜水艦の原子炉の設計と安全対策

小型で頑丈な設計: 原子力潜水艦に搭載されている原子炉は、非常にコンパクトかつ頑丈に設計されています。これにより、物理的な損傷や衝撃に対する耐性が高く、沈没のような事故が起きた場合でも、炉心が破壊されにくくなっています。

自己抑制特性: 原子炉には中性子吸収材（制御棒）が含まれており、これが自動的に炉心に挿入されることで、核分裂反応を抑制する仕組みがあります。沈没などの非常事態が発生した際には、炉心の核分裂反応が自然に抑制されるため、熱の発生が大幅に減少します。

冷却システム: 原子力潜水艦の原子炉には、通常、冷却水が供給されており、この水が循環することで炉心を冷却します。潜水艦の沈没により冷却水の供給が途絶えた場合でも、原子炉は設計上、ある程度の余裕を持って冷却されるようになっています。

沈没事故の実例とメルトダウンの回避

過去の原子力潜水艦の沈没事故としては、ソビエト連邦のK-129（1968年）やK-219（1986年）、そしてアメリカのUSSスコーピオン（1968年）などが挙げられます。これらの事故では、原子炉が海底に沈んでしまったものの、メルトダウンは発生していません。

理由:

原子炉は冷却が停止しても、海水の圧力や低温が自然に原子炉の温度上昇を抑える役割を果たします。

沈没時には、自動的に炉心の核分裂反応を止めるシステムが作動し、炉心が安定した状態で停止します。

メルトダウンが起こる可能性

原子力潜水艦の原子炉がメルトダウンする可能性は極めて低いとされています。理由は、上述の設計の堅牢性と自己抑制特性に加えて、冷却が長時間維持される設計がなされているためです。メルトダウンが起こるためには、長期間にわたり冷却が全く行われず、さらに原子炉が外部からの重大な損傷を受ける必要がありますが、これが同時に起こる可能性は非常に低いと考えられます。

総じて、原子力潜水艦の原子炉は、沈没事故が発生してもメルトダウンを回避するための設計と安全機構が備わっているため、これまでに発生した事故でもメルトダウンが起きていないのです。

Q：しかし、原子力潜水艦が敵から攻撃を受け、原子炉を損傷し沈没した場合、メルトダウンを起こす可能性はありませんか？

A：原子力潜水艦が敵の攻撃を受けて原子炉が損傷し、その結果として沈没した場合、メルトダウンのリスクは確かに増加する可能性があります。しかし、いくつかの要因がそのリスクを低減させるように設計されています。以下に、そのリスクと対策について詳しく説明します。

原子炉損傷とメルトダウンのリスク

損傷の程度: 原子炉が攻撃を受けて損傷した場合、損傷の程度によってメルトダウンのリスクは変わります。もし攻撃が原子炉の制御システムや冷却システムを完全に破壊した場合、メルトダウンの可能性は高まります。特に、制御棒が挿入されない、または冷却が全く行われない場合、炉心が加熱し続け、最終的にメルトダウンに至る可能性があります。

沈没による冷却の喪失: 原子炉が攻撃によって破壊され、潜水艦が沈没した場合、冷却システムが失われることが予想されます。冷却がなくなれば、炉心の温度は急速に上昇し、これがメルトダウンにつながるリスクが高くなります。

メルトダウンリスクを低減する設計と対策

自動シャットダウン機構: 多くの原子力潜水艦は、緊急事態が発生した際に原子炉を自動的に停止するシステムを備えています。攻撃による損傷が発生した場合でも、このシステムが作動することで、核分裂反応を停止し、炉心の熱生成を抑えることができます。

海水による自然冷却: 潜水艦が沈没した場合、海水の冷却効果により、原子炉がある程度自然に冷却されることが期待されます。海水は高い熱容量を持ち、原子炉の周囲を冷やす役割を果たすため、損傷を受けた原子炉でも温度上昇が抑制される可能性があります。

設計上の冗長性: 原子力潜水艦の原子炉は、多重の安全システムと冗長性を持つように設計されています。これには、複数の冷却系統、制御棒の緊急挿入システム、そして破損時の放射性物質の封じ込め構造が含まれます。これらの設計により、攻撃による損傷が発生しても、メルトダウンに至るまでに複数の防御策が働くことが期待されます。

現実的なリスク

現実的には、原子力潜水艦が攻撃を受け、重大な損傷を受けた場合、メルトダウンのリスクが完全にゼロとは言えません。しかし、潜水艦の設計と安全対策がそのリスクを最小限に抑えるように作られています。また、潜水艦が攻撃を受ける状況では、即座に沈没して冷却が途絶するよりも、ある程度の時間が経過してから冷却システムが停止することが多く、その間に核反応が減速し、熱生成が抑制されることが期待されます。

結論として、攻撃によって損傷し沈没した場合、メルトダウンのリスクは高まりますが、原子力潜水艦の設計にはそのリスクを低減するための複数の安全対策が施されており、これまでの事故でもその効果が示されています。それでも、完全にリスクが排除されるわけではなく、その可能性は存在するということです。