原子力用語：原型炉とは
原子力を知りたい
先生、原型炉ってどういうものですか？
原子力マニア
原型炉とは、新しいタイプの原子炉を開発するために作られる原子炉だよ。技術的な性能や経済性を調べるのが目的なんだ。
原子力を知りたい
なるほど。じゃあ、熱出力100MWの「常陽」と714MWの「もんじゅ」は、原型炉だったんですね。
原子力マニア
その通り。原型炉で実用化の見通しが得られれば、さらに大規模な実証炉や実用炉へと開発が進んでいくんだよ。
原型炉とは。
「原型炉」とは、原子力発電所の新しい炉型を開発する際に作られる原子炉のことです。目的は、炉の性能を確認したり、大規模化に伴う技術的な課題を探ったり、経済性を推定したりすることです。
例えば、我が国の高速増殖炉開発では、まず熱出力が100メガワットの「常陽」という実験炉が建設されました。その後、原型炉として熱出力714メガワットの「もんじゅ」が建設されました。一般に、原型炉で実用化の可能性が確認できれば、より大きな出力の実証炉や、最終的には実用炉の開発へと進みます。
原型炉の役割と目的
-原型炉の役割と目的-
原子炉の設計や運転に関する情報を収集し、実用化に必要な性能や安全性を検証するために建設されるのが原型炉です。実用炉よりも小規模に設計されますが、その設計の特徴や運転条件は実用炉に近く、実用炉の開発において重要な役割を果たします。原型炉は、次のような目的があります。
* -新技術の試験- 新規の原子炉設計や燃料、材料などの新技術の性能や安全性を実証します。
* -運転特性の調査- 原子炉の制御性、安定性、燃費効率など、実用炉の運転に重要な操作特性を調査します。
* -安全性評価- 炉心溶融試験や冷却材喪失試験など、設計に基づく安全対策の有効性を評価します。
* -運転員の訓練- 実用炉の運転員を育成し、実際の原子炉の運転経験を提供します。
高速増殖炉における原型炉の事例
高速増殖炉の原型炉の1つの例は、フランスのフェニックス炉です。フェニックス炉は1973年に運転を開始し、プルトニウムとウラン238から燃料を加熱して電力を生み出す、ナトリウム冷却高速増殖炉でした。フェニックス炉は、高速増殖炉技術の開発における重要なマイルストーンとなり、後の大型商業用高速増殖炉の基礎を築きました。しかし、経済的要因や技術的課題により、フェニックス炉は2010年に運転を停止しました。
実験炉から原型炉へ
原型炉へと至る道は、実験炉の開発から始まります。実験炉は、原子力技術を研究・開発するために建設される小規模な原子炉で、新しい炉型や燃料の試験、安全性の検証などを行います。実験炉の成果を踏まえ、より出力規模が大きく、実用的な設計が検討されるようになります。
そうして開発されたのが原型炉です。原型炉は、実用化を目指す原子炉の試作品であり、商業炉の設計や運転に関する知見を得るために建設されます。実験炉よりも出力規模が大きく、設計や運転条件も実用炉に近いものとなります。原型炉での運転実績や安全性確認を経て、実用炉の設計や建設が進められていきます。
実用化に向けた段階的開発プロセス
原子炉開発における「実用化に向けた段階的プロセス」とは、研究炉で基礎技術の習得から始まり、その後に実証炉で技術の検証が行われます。この段階では、安全性や経済性を考慮して原子炉の規模を拡大し、発電目的の利用に向けて必要な技術を確立していきます。
日本における原子力発電開発における原型炉
-日本における原子力発電開発における原型炉-
原子力発電の開発において、原型炉は重要な役割を果たしました。日本で最初の本格的な原子力発電所である東海発電所を建設する前に、新型原子炉の安全性や信頼性を検証するための原型炉が建設されました。
原型炉として建設されたのは、JPDR（日本動力炉開発事業団原型炉）です。JPDRは1963年に完成し、軽水炉型の原子炉でした。この原子炉は、原子力発電所の運転に必要な技術の開発や検証に使用されました。JPDRの運転実績を基に、東海発電所の建設が決定されました。
その後も、新型の原子炉の開発のために、原型炉が建設されました。例えば、1979年に建設されたMONJU（もんじゅ）は、高速増殖炉型の原型炉でした。MONJUは、プルトニウムを燃料とする原子炉であり、将来の原子力発電における重要な技術として期待されていました。