忘却からの帰還〜Atomic Age

もし文明がひとたび発展し滅びたとすると、たとえ、建造物がすべて失われるほどの時間、たとえば数百万年が経過しようとも、地層などにはその痕跡が残るだろう。

たとえば、核戦争を起こせるなら、分裂デバイス・分裂融合デバイスの製造にプルトニウムを使っていたと思われる。プルトニウム生産には原子炉が使われ、であれば、原発も存在していたと思われる。そうなると、核攻撃の直撃を受けなくても、原発はいずれ放射性廃棄物を環境中へ放出してしまう。

Since Palo Verde opened in 1986, its used fuel has been accumulating, because there’s nowhere else to take it. In plants everywhere, spent fuel ponds have been re-racked to squeeze in thousands of more fuel assemblies. Together, the world’s 441 functioning nuclear plants annually produce almost 13,000 tons of high-level nuclear scrap. (p.210)

In the meantime, used nuclear fuel, some of it decades old, languishes in holding tanks. Oddly, it is up to a million times more radioactive than when it was fresh. While in the reactor, it began mutating into elements heavier than enriched uranium, such as isotopes of plutonium and americium. That process continues in the waste dumps, where used hot rods exchange neutrons and expel alpha and beta particles, gamma rays, and heat.

If humans suddenly departed, before long the water in the cooling ponds would boil and evaporate away—rather quickly in the Arizona desert. As the used fuel in the storage racks is exposed to air, its heat would ignite the cladding of the fuel rods, and radioactive fire would break out. At Palo Verde, like other reactors, the spent-fuels building was intended to he temporary, not a tomb, and its masonry roof is more similar to big-box discount store's than to the reactor's pre-stressed containment dome. Such a roof wouldn't last long with a radioactive fire cooking below it, and much contamination would escape. (pp.210-211)

Palo Verdeは1986年の運転開始から、使用済み核燃料を蓄積してきた。世界中の原発で、使用済み核燃料プールは、何千もの燃料集合体を収容すべく利用されてきた。世界で合計441の運転中の原発は毎年、約13000トンの高レベル放射性廃棄物を作り出している。... しばらくの間は、使用済み核燃料は数十年にわたりタンクに保管されている。奇妙なことに、それらは新品のときｙりも、最大100万倍の放射能を帯びている。原子炉内にいる間に、プルトニウムやアメリシウムの同位体など、濃縮されたウランより重い元素に変化する。そのプロセスは、廃棄物ドラム缶の中で、使用済みのホットロッドが中性子を交換し、アルファ粒子とベータ粒子、ガンマ線、および熱を放出し続ける。人間が突然いなくなった場合、やがて冷却プールの水が沸騰して蒸発する。貯蔵ラック内の使用済み燃料が空気にさらされると、その熱で燃料棒の被覆が発火し、放射性火災が発生する。 Palo Verdeでは、他の原子炉と同様に、使用済み燃料の建物は一時的なものであり、石棺ではなく、その石積みの屋根は原子炉の耐圧格納容器のドームよりも、大型ボックスのディスカウントストアに近い。そのような屋根は、その下で進行する放射性火災で長くは持たない。そして大量の汚染物質が放出されることになる。

[Alan Weisman: "The World Without Us" (2007)]

これらの放射性物質の生態系への影響は小さいかもしれないが、極冠の氷床コアなどにその痕跡が残る。

それなりに高分子化学が進めば、プラスティックの製造を行う。そして海洋に投棄されたプラスティックが、それなりに分解されたとしても、粉末状の残留物は何千年も残る。

Like any hydrocarbon, Andrady said, even plastics "inevitably must biodegrade, but at such a slow rate that it is of little practical consequence. They can, however, photodegrade in a meaningful time frame."

He explained: When hydrocarbons biodegrade, their polymer molecules are disassembled into the parts that originally combined to create them: carbon dioxide and water. When they photodegrade, ultraviolet solar radiation weakens plastic's tensile strength by breaking its long, chain-like polymer molecules into shorter segments. Since the strength of plastics depends on the length of their intertwined polymer chains, as the UV rays snap them, the plastic starts to decompose.
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However, there are two problems. For one, plastic takes much longer to photodegrade in water. On land, plastic left in the sun absorbs infrared heat, and is soon much hotter than the surrounding air. In the ocean, not only does it stay cooled by water, but fouling algae shield it from sunlight.

The other hitch is that even though a ghost fishnet made from photodegradable plastic might disintegrate before it drowns any dolphins, its chemical nature will not change for hundreds, perhaps thousands of years.

"Plastic is still plastic. The material still remains a polymer. Polyethylene is not biodegraded in any practical time scale. There is no mechanism in the marine environment to biodegrade that long a molecule." Even if photodegradable nets helped marine mammals live, he concluded, their powdery residue remains in the sea, where the filter feeders will find it.　(pp.126-127)

Dr. Anthony Andradyによれば、他の炭化水素と同じく「プラスティックも、必然的に生分解されるが、その速度は実用的な結果にならないほど遅い。しかし、光分解であれば有意味な時間スケールで進行する。炭化水素の生分解では、ポリマー分子はそれらを構成する要素である二酸化炭素と水に分解される。光分解では、太陽光線の紫外線が、長い鎖状のポリマー分子を、より短い分子に分解する。これによりプラスティックの引張強度が弱まる。プラスティックの強度は、絡み合うポリマー分子の鎖の長さに依存するので、紫外線でそれらが千切れることで、プラスティックは分解し始める。」
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しかし、2つの問題がある。一つは、プラスチックの水中での光分解は、長い時間がかかること。陸上では、太陽の下に置かれたプラスチックが赤外線の熱を吸収し、すぐに周囲の空気よりもはるかに高温になる。しかし、海中では、水で冷却されたり、海藻で太陽光が遮られたりする。もう一つの問題は、光分解性プラスチックで作られた漁網がイルカを溺死させる前に分解される可能性があったとしても、その化学的性質は数百、おそらく数千年間変化しないこと。「プラスチックはプラスチックのままであり、ポリマーはポリマーのままである。ポリエチレンは実用的な時間スケールでは生分解されない。海洋環境では、その長い分子を生分解するメカニズムは存在しない。」たとえ光分解性の網が海洋哺乳類の生存を助けたとしても、それらの粉末状の残留物は海に残り、それらはフィルターフィーダーで発見できる。

[Alan Weisman: "The World Without Us" (2007)]

原油や石炭や天然ガスなど化石燃料は、腐敗した植物や動物が地殻内の熱と圧力で億年の時間をかけて形成される。

一方、工業化の基礎となる資材である鉄の大量生産、そして内燃機関から発電へと至る道筋には、化石燃料の利用がある。

Fossil fuels only began to rapidly displace biomass fuels and animate labor in the 16th and 17th centuries in England, due to serious wood shortages. Smil identifies the replacement of charcoal with coke in iron smelting as among the “greatest technical innovations of the modern era”, as it ended England’s unsustainable use of wood and drastically increased iron production. Further, it “lay[ed] the foundation for the modern steel industry and provid[ed] the key metal of industrialization”. Of equal importance are what Smil describes as the “qualitative improvements” that accompanied the use of fossil fuels. These improvements included (i) the steam engine (eventually becoming the internal combustion engine, steam turbine, and gas turbine), and (ii) the conversion of fossil fuels to electricity. Interestingly, Smil challenges the “widely held understanding that almost equates the adoption of steam engines with the process that is generally but misleadingly known as the Industrial Revolution”. In reality, he argues, adoption of the steam engine was slow. It took a century after James Watt’s patent (1769) for “the affordable availability of such concentrated power [to] transform both manufacturing production and long distance land and marine transportation” leading to “extensive urbanization, the rise of incipient affluence, growth of international trade, and shifts in national leadership.”

深刻な材木不足により、英国で16〜17世紀に、化石燃料が急速にバイオマス燃料を置き換え、労働力を活気づけ始めた。「近代の最も偉大な技術革新」として鉄の製錬における木炭からコークスへの転換が、英国の持続不可能な木材の使用を終わらせ、鉄の生産を劇的に増大させたことを、Smilは見出した。さらに、それは「現代の鉄鋼業の基礎を築き、工業化の鍵となる金属を供給した。同様に重要なのは、Smilが化石燃料の使用に伴う「定性的改善」を説明していることである。これらの改善には、（i）蒸気機関（最終的には内燃機関、蒸気タービン、およびガスタービンになる）、および（ii）化石燃料の電気への変換が含まれていた。興味深いことに、Smilは「蒸気機関の採用と、一般的だが誤解を招くように産業革命として知られているプロセスが、ほぼ同等であるという広く持たれている理解」に挑戦している。実際には、蒸気機関の採用は遅かったと彼は主張する。「製造業生産と長距離陸上および海上輸送の両方を変換するための手頃な価格で利用可能」にするジェームズワットの特許（1769年）が、大規模な都市化や富の増大や国際貿易の成長や国家主導権の転換をもたらすのに、一世紀を要した。

[ Jeff Rutherford: "Review of “Energy and Civilization” by Vaclav Smil" (2018/08/10) on Stanford Energy Journal ]

これにより、ひとたび文明が発達すれば、容易に採掘可能な化石燃料は数百年で消費され尽くす。露天掘りの炭田が残っているとは考えにくい。

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