高温ガス炉の現在地点


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国立原子力研究開発機構のプレスリリースによると、HTTR(高温工学試験研究炉)において原子炉の冷却ができない状態を模擬した試験(Loss Of Forced Cooling, LOFC)が成功したようです。令和4年1月28日(金)、原子炉出力約30%(9MW)において、制御棒による原子炉出力操作を行うことなく、全ての冷却設備を停止し、冷却機能の喪失を模擬した試験を世界で初めて実施しましたが、原子炉が冷却できない状態においても自然に原子炉出力が低下し、燃料温度の異常な上昇等も無く、安定な状態を維持することにより、高温ガス炉の高い固有の安全性を確認しました。

炉心冷却喪失試験は、平成22年12月に実施した「炉心流量喪失試験」(制御棒による原子炉出力操作を行うことなく、炉心を直接冷却する冷却材ヘリウムガスの流量をゼロとし、冷却能力の著しい低下を模擬した試験)の条件に、さらに、原子炉停止後に残留熱を除去するため設けている原子炉圧力容器周りに設置した炉容器冷却設備を同時に停止させ、全ての冷却機能の喪失を模擬した試験です。


なんと驚くようなニュースです。福島第一原子力発電所の事故は、この形式の原子炉では起き得ないことになります。理論上起こり得ないし、実験しても本当に起きなかったというわけです。

従来の沸騰水型原子炉と高温ガス炉の違いを復習してみましょう。

 軽水炉高温ガス炉 HTTR炉進行波炉 Traveling Wave Reactors: TWR炉4S炉(小型ナトリウム冷却高速炉)ナトリウム冷却高速炉SFR炉
燃料低濃縮ウラン235
二酸化ウラン劣化ウラン238(天然ウラン)ウラン・ジルコニウム合金MOX燃料(BN800)
炉心出力温度300℃950℃500℃程度か500℃程度か547℃(BN800)
減速材普通の水黒鉛グラファイト
なし(高速炉)なし(高速炉)なし(高速炉)
冷却材普通の水ヘリウムガス液体ナトリウム液体ナトリウム液体ナトリウム(BN800はプール型原子炉)
燃料交換間隔5年前後
数十年以上60年(無交換)30年(無交換)半年(BN800)
全電源喪失時のメルトダウン可能性あり

理論上なし理論上なし理論上なし可能性あり
熱出力の例300万KW(商用炉)3万KW(実験炉)60万KW(設計段階)1万KW(設計段階)210万KW(BN800)
備考シェア8割、他に重水炉と黒鉛炉が合計2割。水の分解で発生した水素が水素爆発を起こし得る。チェルノブイリの黒鉛火災は思い出されるが、水冷却ではないのでボイド係数なし。水素製造可能。2022年1月、JAEAが全電源喪失実験成功。ビルゲイツがテラパワー社に出資。東芝と共同研究している。炉心1m以下、小型の原子炉が中性子を漏らしやすいという特徴を逆手に取った安全設計。中性子反射板を移動させて臨界を維持する。ロシアのBN800は電気出力23.5万KWで2015年12月から商用運転しているとされる。日本で停止中の「もんじゅ」と同形式。

HTTR炉の一時冷却系ヘリウムガスは約1000℃の温度を取り出すことができ、化学的に安定で、中性子に曝されても放射化せず、さらに高温を利用して化石燃料を使わずに(二酸化炭素を排出せずに)水から水素を発生させることもできる、という特性をもっているとのことです。

Screenshot of httr.jaea.go.jp

次世代原子炉の情報を調べているうちに、進行波炉や4S炉などの計画も素晴らしいと思いましたが、一番驚いたのは日本で頓挫している「もんじゅ型」の高速増殖炉がロシアでは既に商用運転しているということでした。BN-800というナトリウム冷却の高速増殖炉が23万KWの電気出力で2015年から「商用」運転を開始しちゃってるんですね。日本では福島原子力発電所の事故で大騒ぎになっており、それどころではありませんでしたが、ロシアでは積極的に進めていたのです。しかもBN-1200という熱出力2,900MW(290万kW)、電気出力1,220MW(122万KW)の完全商用サイズの高速増殖炉まで建設中で2025年着工予定とされているのです。日本の「もんじゅ」がナトリウム漏れ事故でメタメタにやられている間に、ロシアでは1次冷却系を全部ナトリウムプールに入れてしまうプール型原子炉で実用化に成功しているというのです。

Screenshot of www.okbm.nnov.ru

ビルゲイツが設立したテラパワー社の実験炉も米国ワイオミング州の石炭火力発電所跡地にナトリウム炉を建設すると発表しています。

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日本も高温ガス炉でどんどん実用化を急ぐべきでしょう。JAEAによるHTTR炉の全電源喪失試験は、実験炉の出力を定格まで上げて再度行うことが予定されています。この技術も、知らぬ間に完成されていくのでしょう。次世代原子炉技術は常にウォッチしていくべき対象です。エネルギー革命は我々自身の生活に影響するからです。


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