原子力用語『VVER-440』の特徴

原子力用語『VVER-440』の特徴

ソ連製軽水炉VVER-440の概要

-ソ連製軽水炉VVER-440の概要-

VVER-440は、ソビエト連邦（現ロシア）が開発した軽水炉の一種です。ソ連の第2世代に属する原子炉で、440メガワットの電気出力を発生するように設計されています。軽水炉とは、冷却材と減速材に普通の水を用いている炉のことです。

この炉は、圧力管型炉と呼ばれ、核燃料を納めた燃料棒を多数の鋼管（圧力管）に収容しています。圧力管内を冷却水が流れて核反応の熱を吸収し、外部の給水加熱器で蒸気を発生させてタービンを駆動します。VVER-440は、2つの炉心と2つの蒸気発生器を備えた2ループ構成を採用しています。炉心ではウラン燃料が核分裂を起こし、その熱が冷却水によって取り出されます。

VVER-440は、堅牢な構造と高い安全性を備えた原子炉として知られています。炉心は原子炉格納容器内に入れられており、外側から様々な安全系統で保護されています。また、緊急停止時には冷却水を原子炉に注入する安全注入系や、炉圧を下げる蒸気圧出系などの安全機能を備えています。

VVER-440とわが国PWRとの違い

-VVER-440とわが国PWRとの違い-

わが国で運用されている加圧水型軽水炉（PWR）とは、原子炉構造および安全性確保の手法にいくつか重要な違いがあります。最大の相違点は、原子炉格納容器の構造です。わが国のPWRは、コンクリート造の格納容器内で原子炉を格納していますが、VVER-440は二重の格納構造を採用しています。内側の格納容器は鋼製で、格納容器全体が原子炉建屋内に収められています。

また、冷却材の循環方式にも違いがあります。VVER-440はループ型を採用しているのに対し、わが国のPWRは環状型を採用しています。ループ型は冷却材を原子炉から蒸気発生器、タービンを経て再び原子炉へ送り返す経路をループ状に設けているのに対し、環状型は冷却材を格納容器内を環状に循環させています。

安全確保の手法についても、格納容器の設計に違いがあります。VVER-440の格納容器は、格納容器内の圧力が上昇した場合に安全弁が作動して圧力を解放する設計になっています。一方、わが国のPWRは、格納容器内の圧力を抑制する水圧抑制室を設ける設計になっています。

炉心出口温度

-炉心出口温度-

VVER-440原子炉の炉心出口温度は、通常約280～285度に設定されています。これは、炉心における核分裂反応によって発生した熱を効率的に取り出すのに適した温度です。炉心内の燃料棒を冷却する一次冷却材はこの温度に達し、発電機のタービンを回すために蒸気を発生させます。

適切な炉心出口温度を維持することは、VVER-440原子炉の安全で効率的な運転に不可欠です。温度が高すぎると、燃料棒や他の炉心構成部品が損傷する可能性があります。一方、温度が低すぎると、発電効率が低下します。したがって、原子炉の制御システムは、炉心出口温度を最適な範囲内に維持するように設計されています。

蒸気発生器

蒸気発生器は、原子力発電所で使用される重要な機器であり、一次冷却材と二次冷却材の熱交換を行うために設計されています。VVER-440原子炉では、蒸気発生器は一次冷却材である加圧水と二次冷却材である水の間の熱交換を行います。一次冷却材は蒸気発生器のU字管を循環し、二次冷却材はこれらのU字管を囲むシェル側を循環します。熱交換により、一次冷却材は熱を放出し、二次冷却材は蒸気となってタービンに送られます。VVER-440原子炉では、蒸気発生器は通常、原子炉建屋の両側に配置され、それぞれが特定の原子炉ループに対応しています。

燃料集合体

-燃料集合体-

VVER-440原子炉の中心となるのは、燃料集合体と呼ばれる構造物です。燃料集合体は、円筒形のジルカロイ製被覆管の中に、ウラン燃料ペレットを積み重ねた形状をしています。ジルカロイが被覆として使用されているのは、中性子を吸収しにくい性質があるため、原子炉内の核反応を維持するのに役立つからです。燃料集合体は、制御棒とともに原子炉炉心の中心に挿入され、核分裂の連鎖反応によって熱を発生させます。