Nuclear Engineer Arnie Gundersen demonstrates How Fukushima's Fuel Rods Melted and Shattered

 

Fairewinds' Chief Nuclear Engineer, Arnie Gundersen, conducts a field demonstration simulating the impact of Fukushima's intense heat upon Zircaloy [zirconium alloy] fuel rods. Gundersen's demonstration shows that intense heat weakens and embrittles Zircaloy changing it from a sturdy metal to a brittle oxide that is easily shattered. Images from the post accident Three Mile Island nuclear core show embrittled and broken Zircaloy fuel rods in the nuclear reactor.

Transcript:

[tabgroup][tab title="English"]

Arnie Gundersen: Hi, I’m Arnie Gundersen from Fairewinds Associates.  It´s Sunday, April 10th.

For a change of routine, I wanted to do a science experiment today.  Back in 1978 I was the lead nuclear engineer on a project in upstate New York, and the company I worked for at that time bought the last nuclear reactor that was ever bought during the first nuclear renaissance.  The project was later cancelled, but as part of that, one of the things the vendor [who we bought the reactor from] gave me, was a piece of a nuclear fuel rod.  This is a nuclear fuel rod.  This is zircoloid.  It’s the element that’s inside of the Fukushima reactors.  Now, [in the reactors] these are about twelve feet tall and there are thousands of them inside the Fukushima reactor.  This is a simulated pellet of uranium.  Now, it’s not the real thing; it’s plastic.  If it were the real thing, and had been operating in Fukushima, I’d be dead by now.  These pellets go into these fuel rods, and over four years create a lot of heat.  When the reactor shuts down, they remain hot.  What I wanted to do today was to show you what happened to zircoloid when it gets hot, as it happened when the water stopped in the Fukushima reactors.

Okay, we’ve got our experiment set up here, and this is what we plan to achieve.  Here’s that fuel, that I took that plastic out [of], and we’re going to heat it with a torch to simulate the heat that’s coming out of the inside.  Then we’re going to spray water on the outside, and you’ll see steam coming off, which represents the steam that’s coming out of Fukushima right now.  Now, in that steam is also hydrogen gas because the water hits the zircoloid and creates not just steam, but [also] hydrogen gas.

This is my friend Jim.   He’s a great neighbor, and he’s going to be the acetylene torch person.

Okay, the zircoloid is cherry red.  Now I’m going to spray it with water as if it were getting some water in the bottom of the reactor.

What we just did was we oxidized the zirconium.  You can see it’s a different color now.  The metal that was quite strong becomes very, very brittle, and we were just able to break pieces off the end of it.  Inside of the nuclear reactor, it ran at that temperature for seven to twelve hours.  The fuel got brittle, and all those nuclear pellets, then, were allowed to fall out.  We just created what went on inside the Fukushima reactor.  Note: those rods glowed that hot for twelve hours or more.  Now what happens is we’ve created an oxide.  This is zirc oxide now, and it’s very, very brittle.  I think you can see these sharp edges.  The fuel that was inside is now free to fall out, and onto the bed of the nuclear reactor and begin to melt through as is happening right now in Unit 2 at least, and perhaps Unit 3 as well.

Thank you for watching.  Arnie Gundersen, Fairewinds.  We’ll do another video in a couple days.

Thank you very much.

[/tab][tab title="日本人"]

 原子力技術者アーニー・ガンダーセン氏による福島原発の燃料棒がどのように解け崩れたかのデモストレーション

フェアウインズ、チーフ原子力エンジニアのアーニー・ガンダーセン氏は福島原発での猛烈な温度の熱が、燃料棒のジルカロイ(ジルコニウム合金)に及ぼす影響を擬態したデモストレーション調査を行いました。ガンダーセン 氏のデモストレーションによると、強烈な熱はジルカロイをもろくし、本来は頑丈な金属であったジルカロイを容易く砕けてしまうもろい酸化物と変えてしまいました。イメージは過去のスリーマイル島事故での炉心で原子炉内で壊れてもろくなったジルカロイ燃料棒です。

 

こんにちは。フェアウインズ・アソシエイツのアーニー・ガンダーセンです。今日は4月10日日曜日です。

今日はいつもと変わって、科学実験をしてみたいと思います。私は1978年にニューヨーク州北部のプロジェクトを担う原子力エンジニア指揮官として働いていました。その当時、私が勤めていた会社は最初の原子力ルネッサンスの間に建設された最後の原子炉を購入しました。そのプロジェクトは後にキャンセルとなりましたが、それと関係して納入業者(我々が原子炉を買った)が私にくれた物の一つが、一体の核燃料棒です。

これがその核燃料棒です。ジルカロイできています。これがまさに福島の原子炉の中にある構成要素のひとつなのです。さて(原子炉の中では)これが約12フィート(約3.66メートル)の高さとなっており、それが何千も福島の原子炉内にあるというわけです。これはウランのペレットの模型です。本物ではなくプラスチックです。もしこれが本物で、福島原発で使われていたものであったとしたら、もう私は死んでしまっています。これらのペレットは燃料棒の中に入れられます。そして4年以上もの間、大量の熱を発生させるのです。原子炉が停止された時、これらは熱いままです。本日お見せしたいのは福島の原子炉にて、水による冷却システムが止まってしまった時に、ジルカロイが熱されどんな事が起こったのかということです。

それでは実験の準備が整ったようです。そしてこれが、我々が成し遂げようとしている計画です。これが燃料棒です。プラスチックは取り出しました。内部から出てくる熱をシュミレーションするため、トーチランプでこれに熱を加えるつもりです。そして外側から水をスプレーします、そうすると蒸気が出ます。この蒸気は今現在、福島原発で放出されているものを再現するものです。ジルコロイドに水があたると、ただの水蒸気だけでなく水素ガスも作られるので、この蒸気は水素ガスでもあるのです。

ここにいるのは私の友人のジムです。すばらしい隣人です。彼がアセチレントーチの火付け役をやってくれます。OK、ジルカロイはさくらんぼ色をしています。今から水をスプレーして、原子炉の底に水があるような状態にしたいと思います。

我々がした事はジルコニウムを酸化させたということです。色が変わっている事がお分かりいただけるかと思います。わりと強い金属であったのにも関わらず、非常にもろくなってしまい先端から砕くことができます。福島の原子炉の内部ではそういった温度下に置かれていた状況が7時間から12時間続きました。燃料棒はもろくなり、その結果すべての核燃料ペレットは、抜け落ちてしまったのです。今我々がお見せしたのは福島原子炉の内部で起こった事です。注:それら福島原発のロッド(燃料棒)は12時間以上にも渡り熱されたのです。

この実験で何が起こったのかというと、我々は酸化物を作ったということです。これは酸化亜鉛です。そして非常に非常にもろくなっています。この鋭い刃先をご覧いただけるかと思います。中にある燃料は今、いつでも落ちる事ができる状況にあります。そして燃料は原子炉の底に溜まり、メルトスルーが始まっていくのです。これは現在2号機で起こっていることで、3号機でも起こっているかもしれません。ご覧いただきありがとうございました。フェアウインズのアーニー・ガンダーセンでした。また数日後新しいビデオをお届けいたします。ありがとうございました。

[/tab][/tabgroup]