原子力用語「次世代原子炉」の意味を解説
原子力を知りたい
次世代原子炉について教えてください。
原子力マニア
次世代原子炉は、2030年頃の実用化を目指して開発されている第4世代原子炉のことを指します。
原子力を知りたい
第4世代原子炉とそれ以前の世代との違いを教えてください。
原子力マニア
第4世代炉は、経済性、安全性、廃棄物処理、核拡散抵抗性に優れています。まだ概念検討段階ですが、第3世代炉の改良型である次世代炉が実用化までのつなぎとして導入される予定です。
次世代原子炉とは。
原子力用語の「次世代原子炉」は、現在の軽水炉プラントの更新時期の2030年頃に実用化を目指す第4世代原子炉を指します。
第1世代炉は、1950年代から1960年代前半に運転を開始した、加圧水型炉(PWR)、沸騰水型炉(BWR)、および黒鉛減速炭酸ガス冷却炉(マグノックス炉)の原型炉です。
第2世代炉は、1960年代後半から1990年代前半に建設された、PWR、BWR、CANDU、ロシアのVVER、RBMKなどの商用原子炉群です。
第3世代炉は、1990年代後半から計画、導入されている、ABWR(改良型沸騰水型炉)、EPR(欧州加圧水型炉)などの原子炉です。
第4世代炉は、経済性、安全性、放射性廃棄物、核拡散抵抗性の向上を目指した革新的な原子炉で、まだ概念検討の段階にあります。
また、第3世代炉の改良型で、第4世代炉の実用化以前の時期に導入することを目指した原子炉を「次世代炉」と呼ぶことがあります。
次世代原子炉の定義
次世代原子炉の定義は、国際原子力機関（IAEA）によれば、「安全、経済、環境に配慮したエネルギー源として持続可能な原子力利用を確保することを目的とした革新的な原子炉技術」とされています。より具体的には、次世代原子炉は、安全性、経済性、環境影響のいずれかの側面で従来の原子炉を大幅に改善することを目指しています。
原子炉の世代区分
原子炉の進化を表す世代区分は、主に設計と安全対策に基づいています。各世代は、前世代よりも安全性と効率性の向上を図っています。
第一世代原子炉は、第二次世界大戦中に原子爆弾を開発するために開発されました。これらの原子炉は安全性対策が不十分で、複数の事故が発生しました。
第二世代原子炉は、1970 年代から導入されています。軽水炉と呼ばれるタイプで、より安全対策が強化されています。
第三世代原子炉は、1990 年代から稼働しています。革新的な設計を採用しており、安全対策がさらに強化されています。また、使用済み核燃料の再処理や核融合技術開発に向けた研究が進められています。
次世代原子炉の目指すもの
次世代原子炉の目指すものは、主に以下の3つです。
1. -安全性向上- 炉心溶融事故や放射能漏洩事故などの重大事故を防止または低減する設計を目指しています。例えば、温度上昇時の自動停止機能や、冷却材を二重三重にすることで事故発生時の影響を最小限に抑える工夫がなされています。
2. -経済性向上- 運用コストの削減と発電効率の向上を目指しています。例えば、燃料消費率を改善することで燃料コストを削減したり、新しい材料や設計を採用することで発電効率を向上させたりする工夫がなされています。
3. -廃棄物の低減- 使用済み核燃料からの高レベル放射性廃棄物の量を減らすことを目指しています。例えば、核燃料の再利用や、寿命が長い燃料を使用することで、廃棄物の量を削減する工夫がなされています。
次世代原子炉開発の現状
次世代原子炉の開発の現状について見ていきましょう。次世代原子炉は現在、世界中で研究開発が進められており、一部の国では実用段階に入っています。代表的な次世代炉のタイプとしては、以下のものが挙げられます。
* -高速炉- 高速中性子を燃料として利用する炉で、ウランやプルトニウムだけでなく、乏燃料であるトリウムや劣化ウランも燃料として利用できます。
* -高温ガス炉- ヘリウムガスを冷却材として利用する炉で、高温での運転が可能となり、発電効率が高まります。
* -溶融塩炉- フッ化物溶融塩を溶媒に用いる炉で、高い安全性と燃料の柔軟性を有します。
これらの次世代炉は、従来の軽水炉に比べて、安全性、経済性、資源利用効率の向上などが期待されています。現在、ロシア、中国、アメリカ、フランスなどでは実証炉の建設や運転が進んでおり、今後、世界的な導入が進むと予想されています。
次世代炉と第3世代原子炉改良型
-次世代炉と第3世代原子炉改良型-
「次世代炉」という用語は、現在使用されているか、開発段階にある原子炉よりも安全性、効率性、経済性が向上した原子炉を指します。これらは「第3世代原子炉改良型」とも呼ばれており、安全性と経済性を高めるための追加機能や改良を備えています。
第3世代原子炉改良型には、AP1000（アメリカ）、EPR（ヨーロッパ）、ABWR（日本）などの原子炉が含まれます。これらの原子炉は、パッシブ安全システムを採用しているため、外部からの電源に依存することなく、原子炉を冷却および制御できます。また、燃料をさらに効率的に利用できるよう設計されており、廃棄物量を削減します。