巨大な原子力発電所は地震を起こす？

　明日（９月１１日）で、東北地方太平洋沖地震が起きてから半年になります。福島を襲った地震は原子力発電所によって引き起こされたなんて突飛な発想でしょうか？過去のデータや地震の起こった原子力発電所のパラメータで計算すると、「猫」はそうとしか思えなくなりました。　東京電力は、今回の福島の原発を除くと、原子力発電所は柏崎刈羽原子力発電所だけになりますが、柏崎刈羽原子力発電所の近くでも、大きな地震がこの１０年で、２回起こっています。

１回目　２００４年１０月２３日の中越地震で、柏崎刈羽原子力発電所のある刈羽村の震度は６弱、マグニチュードは６．８でした（１）。
２回目　２００７年　７月１６日の中越沖地震で、柏崎刈羽原子力発電所のある刈羽村の震度は６強で、マグニチュードは６．８でした（２）。この時は、柏崎刈羽原子力発電所が止まっています。また、放射能漏れ事故を発生させ、大変な風評被害を出しました（３）。

　たた３年間に震度６以上の地震が２回も襲ったことになります。それで、このあたりの記録をしらべたのですが、それ以前に震度６以上の地震があったなん記録を見つけることができませんでした。
　そういえば、福島第一、第二原子力発電所も地震に襲われ放射能漏れ事故を起こしています（４）。東京電力の原子力発電所はここ数年の間にすべてが大きな地震に襲われて、放射の漏れ事故を起こしています。東京電力の発電所は、よほど地震が好きみたいです。突飛な発想かも知れませんが、巨大な原子力発電所が地震を引き起こすではと思いたくなります。
　ガラスに熱湯をかけると、ガラスが割れることがあるそうです。熱湯でガラスの１部が膨張し歪が発生し、歪にガラスが耐え切れずに割れるそうです。そしたら、原子力発電所が捨てる膨大な熱エネルギーで、地殻が膨張し歪が発生し、あるとき地殻が歪に耐えられくなり、地震を起こすことだってあると思います。原子力発電所で、原子炉が作ったエネルギーのうち電気になるのは１/３程度で、２/３は、海に捨てれています。そこで、可能性を「猫」なりに計算してみました。柏崎刈羽原子力発電所の出す熱で、中越や中越沖地震のマグニチュード６．８と殆ど同じ
　マグニチュード６．７
の地震に相当するエネルギーが地殻に溜まるとの結果になりました。
　また、原子力発電所近くでの地震による地殻変動量も計算してみました。中越沖地震では、柏崎刈羽原子力発電所付近では１１ｃｍ～１７ｃｍの地殻変動を起こしていますが、「猫」が計算した地殻変動量は、中間の１４ｃｍでした。
　これって偶然の一致でしょうか？「猫」は中越や中越沖地震は柏崎刈羽原子力発電所が起こしたとか思えなくなりました。
　今回の福島第一原子力発電所を襲った地震も、同じようなメカニズムが働いたと思います。福島第一、第二原子力発電所の排熱量の合計は柏崎刈羽原子力発電所よりも大きいです。きっと、もっと大きな歪が地殻に溜まっていたはずです。最初に宮城県沖で地層が崩壊し、そのエネルギーで福島第一第二原発できた歪も解放され、地震や津波が福島第一、第二原発を襲ったと「猫」は思います。福島県はもともと地震が起こり難いと予想されていました（５）。それでも地震は起こりました。予想が外れには、それなりの原因があるはずです。地震は原発が引き起こしたと、考えるとすべての謎が解けます。
　ひょっとしたら、福島第一・第二原子力発電所をが完成したとき、東京電力の放射性物質ばら撒きが決まったのかも知れません。

　巨大な原子力発電所→大量の排熱→地殻温度の上昇→地殻の歪→地震の発生→津波の発生

　　　　→電源喪失→冷却機能の喪失→メルトダウン→放射性物質ばら撒き　

なんて・・・・

計算のやり方はこんな感じです。

１．計算の概要
　原子力発電所は、原子炉が出した熱のうち、余分なエネルギーを海に捨てます。海に捨てられた熱は、海水面を温めます。しかし、大部分の熱エネルギーは、蒸発によって失われますが一部は、地殻に伝わるはずです。近くに伝わった熱は、地下に浸透し、その熱エネルギーで地殻に歪を作ると思います。

また、地下から温水のない場所に移動し、そここから、地上に逆戻りすると思います。　ここで、海水が温められる面積をAとします。地殻が温まる面積は海水で温まった部分と熱の逃げる部分があるので倍になると思います。また、温まった地殻の断面積も熱が逃げるのに必要な面積が必要になるのでＡになると思います。
　なお、計算は柏崎刈羽原子力発電所で行うことにしました。これは、今回、福島を襲った地震と違い震源域（岩石が破壊した領域）が狭く、地震のエネルギーの比較が容易だからです。

２．柏崎刈羽原子力発電所が海に捨ててるエネルギー
　原子力発電所では、原子炉の出すエネルギー（熱出力といいます）のうち、電気になるのは１／３程度で、２／３は捨てられます。柏崎刈羽原子力発電所の諸言は、東京電力が発表しています（６）ので、そこから計算してみました。
　　①熱出力の合計　2431.7万KW
　　②生み出す電気の合計　821.2万KW
　　差　1610.5万KW
　が海に棄てられています。これがどれくらいかのエネルギーかとゆうと、東北電力のピーク時の消費電力とほぼ同じです（東北電力の昨年の最大電力は１，５５７万ｋWでした（７）。マグニチュードMは地震のエネルギーをEとして
　log10(E)=(4.8+1.5M)
の関係にあるそうです（８）。この式に当てはめると柏崎刈羽原子力発電所は１日で、中越や中越沖地震のエネルギーよりやや大きいマグニチュード６．９相当の熱エネルギーを捨てていました。


３．海が温まる広さAの計算
①必要な蒸発量
　水は１Kgが蒸発すると、２４５４．２KJの熱を失うそうです（９）。すると、１時間当たりに必要な水の蒸発量は、
　1610.5×１０^７W÷２４５４，２０００J×３６００＝２３万６千Kg（２．３６×１０^７）
です。この量の水が蒸発するのに必要な面積が「海が温まる広さA」になると思います。

②２３万６千Kgの水が蒸発するのに必要な面積
水の蒸発量Lは
　L＝C(Pw-Pa)A
　L：蒸発水量　kg/h
　C：蒸発係数　C=0.0152ｖ+0.0178　　ｖ＝水面上の風速
　Pw：海面温度の飽和水蒸気圧　　mmHg
　Pa：空気の水蒸気圧　　mmHg
　A：水面の面積　　m²
で計算できるそうです（１０）。柏崎付近を気象のデータ（１１）を調べると、平均でほぼ１ｍ/秒みたいです。すると
　C=０．０３３
になります。
海面の飽和水蒸気圧は、気象データ（１１）をみると、平均１３℃程度とすると
11.23 ｍｍHg
です（１２）。柏崎市の湿度は７６％程度です（１３）。PaはPwの７６％になります。数値をいれると
　L＝０．０３３×(11.23-11.12×0.76)×Ａ=0.033×2.695×Ａ
すなわち
　Ａ=L÷（０．０３３×２．６９６）
　＝２３万６千÷（０．０３３×2.695）
　＝2.65億m²（265Km²）
なります。地殻が温まる面積はこの倍なので、２３Km（√（265＊２））四方の正方形の面積にと等しくなります。この長さは柏崎刈羽原子力発電所から中越沖地震の震源までの距離（約１４．５Km)および中越地震まで距離（約３６．８Km）の中間になっています（距離は（１）（２）（３）のより「猫」が計算）。


４．地殻に蓄えらえるエネルギーの計算
　長さｌの棒がΔｔ℃温度上昇すると、伸びる長さΔｌは

　　Δｌ＝β×ｌ×Δｔ　－（式１）

です。ここでβは熱膨張率で、物質固有の値です（１４）。棒の断面積をS、Δｌを変形量（伸びるか、縮む長さ）、そして棒の長さをFとすると、

　F=（α×S÷ｌ）×Δｌ　－（式２）

です。ここでαは、ヤング率で、物質固有の値です（１５）。バネ定数ｋは、力と変形量の比例定数ですので

　ｋ＝（α×S÷ｌ）

になります。またエネルギーEは

　E=（１/２）ｋ×Δｌ²　－（式３）

になります（１６）。（式１）、（式２）、（式３）より

　E＝（１／２）（α×S÷ｌ）×（β×ｌ×Δｔ）²
＝（１／２）α×β²S×ｌ×Δｔ²

になります。モデルで考えればSは海面の温まる面積Aですし、ｌは温まった地殻の一辺の長さになり、温まった地殻の面積は温まった海面の倍なので
　ｌ＝√（２Ａ）
になります。すなわち
　E=(１／２）α×β²×A×√（２A）×Δｔ²
です。ただし、これは１方向の計算ですがので、これを倍にして
　E=α×β²×A×√（２A）×Δｔ²
になります。
次に、地殻は岩から出来ていますので、地殻を花崗岩で代表させることにしました。花崗岩の
ヤング率　α＝５１０億パスカル（5.1×１０¹⁰:520t/cm²換算）
熱膨張率　β＝百万分の７（７×１０^－６)/℃
です（１７）。温度上昇は原子力発電所から出る排水の温度上昇分になると思います。この温度は７℃です（１８）。すなわち
　温度上昇　Δｔ＝７℃
　面積　　　Ａ=2.65億m²（2.65×１０^８ｍ²）
です。これでエネルギーを計算すると
　Ｅ＝７４８兆Ｊ（7.48×１０¹⁴J)
になりました。これをマグニチュードに直すと
　マグニチュード６．７
になりました。中越や中越沖地震のマグニチュード６．８にとっても近い値です。

５．地殻変動量について
　地殻変動量について見積もってみたいと思います。もし、地震が原子力発電所が出す熱による地殻膨張ならば、地震で起こる地殻変動は、原子力発電所が熱膨張の中心ですので、原子力発電所近くで最大になってもいいと思います。海側に震源がある場合は変動量は原子力発電所の熱で伸びる長さすなわち
　　熱膨張率×熱が広がっている一辺の長さ÷８
になると思います。８で割った理由は、原子力発電所の熱であった海とその四方ある地殻だけがあったまた面積の合計は等しくなるはずです。熱膨張の解放が海側で起こるので、地殻は、全体として海側に移動しまが、陸側の地殻だけが温まった部分は、海面の温まった面積の１/８になると思います。
　百万分の７（７×１０^－６)/℃×７℃÷８＝１４ｃｍ
になります。また、陸側が海に移動するので、移動方向はほぼ、海に垂直になると思います。以下は中越沖地震のとき地殻変動をまとめたもの（１９）に原発の位置を「猫」がマーキングしたものです。


　地殻移動は
　　①柏崎刈羽原子力発電所付近が最大
　　②移動量は１１～１７ｃｍ（平均１４ｃｍ）
　　③方向は、海岸に垂直
です。これが偶然とは「猫」には思えません。

　参考させていだいたサイト様
（１）新潟県中越地震 - Wikipedia
（２）新潟県中越沖地震 - Wikipedia
（３）柏崎刈羽原子力発電所 - Wikipedia
（４）原子力資料情報室（CNIC） - ニュース記事
（５）全国地震動予測地図
（６）発電所の概要
（７）支店別最大電力実績 | 東北電力
（８）マグニチュード - Wikipedia
（９）Memo - 水の特性あれこれ
（１０）蒸発量の計算について
（１１）気象庁 | 年ごとの値
（１２）第二部－３－　大気と海の科学
（１３）[PDF] 柏崎市
（１４）熱膨張率 - Wikipedia
（１５）ヤング率 - Wikipedia
（１６）弾性エネルギー - Wikipedia
（１７）石の特性 - リファレンス
（１８）柏崎刈羽原子力発電所/リアルタイムデータ/取放水口温度データ
（１９）平成19年(2007年)新潟県中越沖地震に伴う地殻変動（第２報）｜国土地理院