RBKM原子炉とは何か？特徴や事故について解説
原子力を知りたい
『RBＭＫ』と『LWRG』の違いを教えてください。
原子力マニア
『RBMK』はロシア語の略号で、日本語では『黒鉛減速沸騰軽水圧力管型原子炉』と言います。一方、『LWRG』は英語の略号で、『軽水冷却黒鉛減速炉』を意味します。
原子力を知りたい
設計上の特徴を教えてください。
原子力マニア
チャンネル型構造で、チャンネルを増やすことで炉の大型化が容易です。
ＲＢＭＫとは。
「RBMK」という原子力発電に関する用語があります。これは「Reaktory Bolshoi Moshchnosti Kanalynye」（高出力圧力管原子炉）の略語で、英語では「LWRG」（軽水冷却黒鉛減速炉）と呼ばれています。
RBMKは、旧ソ連が開発した黒鉛減速沸騰軽水冷却チャンネル型大出力炉のことで、低濃縮ウラン酸化物を燃料としています。日本語では「黒鉛減速沸騰軽水圧力管型原子炉」と訳されています。
1986年に事故を起こしたチェルノブイル原子力発電所の4号機は、RBMK型原子炉でした。この炉はチャンネル型であるため、チャンネル数を増やすことで炉の大型化が容易という特徴があります。
しかし、チェルノブイル事故を契機に、RBMK型の設計は徹底的に見直され、部分的な改善が行われました。
RBKMとは？
RBKMとは、「ロシア型鉛ビスマス冷却高速原子炉」の略で、ロシアで開発された高速中性子炉の一種です。この炉は、冷却材に鉛とビスマスの合金を使用していることが特徴で、この合金は中性子を吸収する性質が低く、かつ沸点が高いというメリットがあります。また、RBKMは次世代型原子炉として期待されており、高い安全性和経済性を実現するために開発されています。
RBKMの仕組み
RBKMの仕組み
RBKM原子炉は、圧力管型軽水冷却沸騰水炉（PWR）の一種です。その仕組みは、水の性質を利用しています。加圧すると沸騰しにくくなるという水の特性を利用し、原子炉の圧力を高めることで沸騰を抑制しています。
原子炉の容器内には、圧力管と呼ばれる多数の管が配置されています。これらの圧力管の中には、核燃料棒が収められ、冷却水である軽水が循環しています。軽水が核分裂の熱で加熱されると、沸騰して蒸気になりますが、原子炉の圧力が高いことで沸騰が抑制され、蒸気はそのまま圧力管を循環します。
圧力管を循環した蒸気は、原子炉容器上部に設置された蒸気発生器に入ります。そこで蒸気の熱を二次側の水に移し、二次側の水は沸騰して蒸気になります。この二次側の蒸気はタービンに送られ、発電に利用されます。
RBKMの特徴
「RBKMの特徴」と題した段落では、RBKM原子炉の重要な特徴が取り上げられています。この炉型は、黒鉛減速材と沸騰軽水が使用されている黒鉛減速沸騰軽水炉です。黒鉛は熱伝導性に優れ、核分裂反応によって発生する熱を効率良く取り出すことができます。また、沸騰軽水は核分裂反応の制御剤としても機能し、反応速度を調節します。さらに、RBKM原子炉は圧力管型炉で、燃料棒を多数の圧力管に収めています。この構造により、冷却材の圧力を高く保つことができ、炉心内の沸騰を抑制できます。
チェルノブイル事故とRBKM
「チェルノブイル事故とRBKM」
1986年に発生したチェルノブイル原子力発電所事故は、ソビエト連邦が保有していたRBKM型原子炉が原因となりました。事故では、原子炉の冷却材が失われて制御不能となり、大量の放射性物質が環境中に放出されました。この事故により、多くの人命が失われ、周辺地域では広範囲にわたる汚染が発生しました。
RBKM型原子炉は、グラファイト減速・軽水冷却型の黒鉛炉で、その設計には固有の安全上の欠陥がありました。例えば、この原子炉では炉心が冷却材よりも大きく、炉心が過熱すると冷却材がすぐに沸騰し、原子炉を制御不能にしてしまうという欠陥がありました。また、RBKM型原子炉には、原子炉の暴走を抑えるための非常用保安システムが十分に備わっていませんでした。
RBKMの改良
RBKM原子炉の改良は、安全性を高め、発電効率を向上させることを目的として行われてきました。初期のRBKM原子炉では、燃料棒が圧力管内に格納されていましたが、改良版では燃料棒がより丈夫なジルカロイ合金製の被覆管で覆われるようになりました。また、制御棒の設計も改良され、より迅速かつ確実に制御できるようになりました。さらに、炉内の冷却材の循環系も改良され、より効率的に冷却が行えるようになりました。これらの改良により、RBKM原子炉の安全性と信頼性は大幅に向上しています。