氷の壁はフクシマを救えるか

新たな問題　大量に流れ込む地下水のために福島第一原発の汚水タンクは満杯に近い　Issei Kato-Reuters

　福島第一原子力発電所に流れ込む地下水を氷の壁でせき止める──そんな計画を聞いて、また日本政府がとんでもないことを言い出したと思った人は多いかもしれない。相次ぐピンチで、ついに現実と非現実の区別がつかなくなったのか、と。

　だが技術的には、これはそんなに突拍子もない話ではない。地盤を凍らせて地下水や汚染物質の浸入（または浸出）を遮断する技術は、１００年以上前からある。むしろ放射性廃棄物を一定の範囲内に閉じ込める方法としては、非常に理にかなっているといえるだろう。

　始まりは19世紀の鉱山だった。坑道の掘削は常に地下水との戦いだ。絶え間なく浸入してくる地下水で内壁は崩れ、坑道が水没する恐れがある。それを避けるためにポンプで水をくみ出したり、別の坑道に水がたまるようにしたり、周囲の地盤を凍らせる方法が考案された。

　１８６３年、ドイツの科学者Ｆ・Ｈ・ペッチは、氷点以下に冷却した塩水（塩水は水よりも凝固点が低い）を金属管に入れて地中に埋め、周囲の地盤を凍らせる技術について特許を取得した。

　１９０５年に発行された『実践的炭鉱の初歩』という手引書では、ペッチの方法は砂地に坑道を掘るとき極めて有効だと絶賛されている。「その原理は坑道の周囲の土をかちかちに凍らせることだ。すると湿った砂地を掘削しているときも、水の浸入を防げる」。鉱業界では現在も同じ原理が使われている。

　福島原発では今、山側から流れ込む大量の地下水をどうするかが、最大の問題になっている。東日本大震災で津波に襲われ、原子炉がメルトダウンを起こしたとき、東京電力は大量の水を注入して過熱した燃料棒を冷やした。

　冷却水は放射能に汚染されたから、タンクにためておくことになった。ところがその水がタンクから土壌（そして最終的には海）に漏れているという。もっと悪いことに、山側から１日に４００トンもの地下水が福島原発の地盤に流れ込んでいる。

　敷地内に入った以上、その地下水も汚染されているから、くみ上げてタンクに貯蔵しておく必要があるが、タンクの容量にも限界がある。汚水タンクは約１０００基設置されているが、地下水は毎日流れ込んでくる。

１週間の停電にも耐える

　大手ゼネコンの鹿島建設の提案によると、凍土壁を造成すれば地下水の流入を遮断しつつ、土壌中の汚染物質を敷地内に閉じ込めておくことができる。凍土壁は全長約１.５キロ、地下30メートルに達するという。

　具体的には、冷却剤の入った鋼鉄管（凍結管）を等間隔（おそらく約１メートル間隔）に埋め込み、地上の冷却装置とつなぐ。電源を入れると冷却剤が循環して、管の周囲の土壌から熱を奪っては、地上の冷却装置で冷やされて再び地中に送り込まれる。

　やがて凍結管の周囲から土壌が凍り始め、最終的にはコンクリートと同じくらいの強度を持つ凍土壁が完成する。その最大の利点は「自己回復能力」だろう。たとえ地盤がゆがんで壁にヒビが入っても、そこから浸入（または浸出）しようとする水分は凍ってしまうから、ヒビは自然と修復されるのだ。