逃げろ

スクラム（またはSCRAM）とは、核分裂反応を停止させることによって行われる原子炉の緊急停止のことである。また、この停止を開始する手動操作式のキルスイッチの名称でもある。商用原子炉の運転においては、沸騰水型原子炉ではこの種の停止は「スクラム」 、加圧水型原子炉では「原子炉トリップ」と呼ばれることが多い。多くの場合、スクラムは緊急停止システムのテストを目的とした通常の停止手順の一部となっている。

この用語の明確な起源は不明である。米国原子力規制委員会の歴史家トム・ウェロックは、scramは英語のスラングで、急いで逃げる（逃げるために必死になる）という意味だと指摘し、これが技術的な文脈でscramが使われるようになった本来の、そしておそらく最も正確な根拠であると述べている。^{[ 1 ]}

Scramは、safety control rod axe man（安全制御棒斧男）またはsafety cut rope axe man（安全切断ロープ斧男）の頭文字をとった略語として引用されることがある。これは、世界初の原子炉の建設を監督していたエンリコ・フェルミによって考案されたとされている。シカゴ大学のスタッグ・フィールドの観客席の下に建設された炉心には、実際に制御棒がロープに結び付けられており、その横には斧を持った男が立っていた。ロープを切断すると、制御棒は重力によって原子炉炉心に落下し、原子炉が停止する。^{[ 2 ]}最初の連鎖反応で斧男を務めたのはノーマン・ヒルベリーだった。ヒルベリーはレイモンド・マレーへの手紙（1981年1月21日）の中で次のように書いている。

1942年12月2日の午後、バルコニーに出ると、バルコニーの手すりまで案内され、よく研がれた消防士の斧を渡されて、「安全棒が作動しなかったら、あのマニラ麻のロープを切ってください」と言われました。言うまでもなく、安全棒は作動し、ロープは切られませんでした... あんなに自分が愚かだったと感じたことは、他にありません。... SCRAM（安全制御棒斧男）の話は、何年も経ってから知りました。ある日、ジンの建設チームにいた仲間の一人が私をスクラムさんと呼ぶようになりました。私は彼に「どうして？」と尋ねました。そして、その話を聞いたのです。

その日シカゴ・パイルに居合わせたレオナ・マーシャル・リビーは、制御棒回路を設計したチームを率いたボルニー・ウィルソンがその用語を造語したことを回想している^{[ 3 ] 。}

安全棒はカドミウム箔で覆われており、この金属が大量の中性子を吸収したため、連鎖反応が停止した。ボルニー・ウィルソンはこの棒を「スクラム」棒と呼んだ。彼は、原子炉が「スクラム」し、安全棒が原子炉の中に「スクラム」したのだと述べた。

その日の他の目撃者たちも、リビーが「scram」という言葉をウィルソンに帰した​​ことに同意した。ウェロックは、杭の組み立てに携わった学生のウォーレン・ナイアーも、この言葉をウィルソンに帰した​​と書いている。「この言葉は、計測制御グループの責任者であったウィルソン博士が、グループの数人のメンバーと交わしていた議論の中で生まれた」とナイアーは書いている。「グループは、制御棒と安全棒の両方を押し込むための大きなボタンを用意することに決めた。それを何と呼ぶか​​？『ボタンを押した後、どうするんだ？』と誰かが尋ねた。『ここから逃げろ！』とウィルソンは言った。そのグループの別のメンバーであるビル・オーバーベックは、『よし、SCRAMと呼ぼう』と言った^。」[ ^{4 ]}

シカゴ・パイル・チームにおける「スクラム」に関する初期の言及も、ヒルベリーではなくウィルソンのシャットダウン回路に関連していた。フェルミによる1952年の米国原子力委員会（AEC）の報告書では、AECはシカゴ・パイルに関する情報を機密解除した。この報告書には、1942年12月2日にシカゴ・パイルが自己持続的な連鎖反応を達成した直後にウィルソンのチームが書いた部分が含まれている。そこには、明確に「SCRAM」とラベル付けされた線を含むロッド制御回路の配線図が含まれている（右の画像と37ページと48ページを参照）。^{[ 5 ]}

ロシア語名 AZ-5 ( АЗ-5、キリル文字) は、 аварийная защита 5-й категории ( avariynaya zashhchita 5-y kategorii )の略称で、英語では「第 5 類の緊急保護」を意味します。^{[ 6 ]}

どの原子炉においても、スクラムは、核分裂性物質の中央に大量の負の反応性物質を挿入することで、核分裂反応を即座に停止させることによって実現されます。軽水炉では、これは中性子吸収制御棒を炉心に挿入することによって実現されますが、制御棒の挿入方法は原子炉の種類によって異なります。加圧水型原子炉では、制御棒は、自重と強力なバネの両方に抗して、電動モーターによって原子炉炉心の上に保持されています。スクラムは、制御棒をこれらのモーターから解放し、自重とバネの力で原子炉炉心に押し込み、放出された中性子を吸収することで核反応を急速に停止させるように設計されています。別の設計では、電磁石を使用して制御棒を吊り下げ、電流が遮断されると、制御棒が即座に自動的に挿入されます。

沸騰水型原子炉では、制御棒は原子炉容器の下側から挿入されます。この場合、加圧貯蔵タンクを備えた油圧制御装置が、電流が遮断された際に制御棒を迅速に挿入するための力を供給します。加圧水型原子炉（PWR）と沸騰水型原子炉（BWR）の両方には、一次的な迅速挿入が迅速かつ完全に作動しない場合に備えて、制御棒を挿入する二次システム（場合によっては三次システムも）が備わっています。

液体中性子吸収剤（中性子毒物）は、重水炉および軽水炉の急速停止システムにも使用されます。緊急停止後、原子炉（またはその一部）が停止マージンを下回っていない場合（つまり、冷却、毒物の崩壊、またはその他の制御不能な状態による正の反応度の挿入により臨界状態に戻る可能性がある場合）、運転員は中性子毒物を含む溶液を原子炉冷却材に直接注入することができます。

中性子吸収剤溶液は、家庭用ホウ砂、ポリホウ酸ナトリウム、ホウ酸、硝酸ガドリニウムなど、中性子を吸収する化学物質を含む水溶液です。これらの溶液は中性子の増倍率を低下させ、制御棒を使用せずに原子炉を停止させます。加圧水型原子炉（PWR）では、これらの中性子吸収剤溶液は、バルブを介して一次冷却系に接続された加圧タンク（アキュムレータと呼ばれる）に貯蔵されています。一次冷却系内には常に一定量の中性子吸収剤が保持されており、制御棒がすべて挿入できなかった場合には、アキュムレータを使用して中性子吸収剤の濃度を上昇させ、原子炉を速やかに停止マージン以下に下げます。

BWRでは、可溶性中性子吸収材は、冗長なバッテリー駆動の注入ポンプ、または最新モデルでは高圧窒素ガスを使用して、原子炉容器内の圧力に逆らって中性子吸収材溶液を注入する待機液体制御システム内に存在します。これらのシステムは原子炉の再起動を遅らせる可能性があるため、制御棒の挿入が失敗した場合にのみ原子炉を停止するために使用されます。この懸念は、液体ホウ素の注入が燃料被覆管上に固体ホウ素化合物の析出を引き起こし、 ^{[ 7 ]}ホウ素の堆積物が除去されるまで原子炉の再起動を妨げるBWRでは特に重要です。

ほとんどの原子炉設計では、制御棒を挿入するためにスクラム方式が通常の停止手順でも用いられます。これは、制御棒を完全に挿入する最も確実な方法であり、停止中または停止後に誤って制御棒が引き抜かれる可能性を防ぐためです。

核融合炉では、いわゆる「プラズマスクラム」システムには、完全な燃料遮断や極低温不純物ペレットの照射など、複数の選択肢がある。^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]}

原子炉内のほとんどの中性子は即発中性子、つまり核分裂反応によって直接生成される中性子です。これらの中性子は高速で移動するため、捕獲される前に減速材に逃げてしまう可能性が高いです。平均して、中性子が減速材によって十分に減速されて持続的な反応を促進するまでには、約 13 μs かかります。これにより、中性子吸収材を挿入すると、原子炉に迅速に影響を及ぼします。^{[ 12 ]}

その結果、原子炉がスクラムされると、原子炉出力はほぼ瞬時に大幅に低下します。一般的な発電用原子炉では、中性子のごく一部（約0.65%）が核分裂生成物の放射性崩壊に由来します。これらの遅発中性子は低速で放出されるため、原子炉の停止速度を制限します。^{[ 12 ]}

RBMK型原子炉は、制御棒の設計上の欠陥により、スクラム操作を行うと反応度が危険なレベルまで上昇してから低下する可能性がありました。これは、 1983年にイグナリナ原子力発電所1号機の起動時に発生した電力サージによって明らかになりました。1986年4月26日、炉心過熱後にAZ-5停止システムが作動し、この致命的な欠陥のある停止システムが原因でチェルノブイリ原発事故が発生しました。その後、RBMK型原子炉は、この欠陥に対応するために改修されるか、廃炉となりました。

• ヨウ素ピット– 原子炉起動時の問題 
• キルスイッチ– システムを迅速にシャットダウンするための安全機構 
• 原子炉― 制御された核反応を行う装置 
• 原子炉安全システム– 米国の原子力安全システム 
• セルゲイ・プレミニン– ソビエト連邦のロシア人水兵（1965年～1986年）。 1986年に潜水艦K-219上で手動スクラムを実施した功績により、死後ロシア連邦英雄の称号を授与された。 
• チェルノブイリ原発事故– 1986年にソビエト連邦で発生した原子力事故 

• NRC用語集：スクラム
• 「スクラムスイッチ」の項目（ The Jargon File掲載）