第6章 新型炉の開発

(参考) 諸外国の動向

(1) 高速増殖炉
 高速増殖炉は将来,軽水炉にかわって発電炉の主流を占めるものと考えられており,各国で開発が進められている。原子力先進諸国は概ね実験炉→原型炉→実証炉の3段階を経て商用大型炉へ向かうという開発方針をとっており,英国,フランス,ソ連では既に電気出力30万キロワット級の原型炉が稼動している。また西ドイツでは現在原型炉の建設が進行中で,高速増殖炉開発をほぼ同時期にスタートさせた我が国よりも開発が進んでいる。

① フランス
 フランスの高速増殖炉開発は原子力庁(CEA)を中心に進められており,米国や英国に比べ出遅れたものの,その後一貫した自主開発路線により,昭和42年にはカダラッシュ研究所で実験炉ラブソディー(当初熱出力2万kW,昭和45年4万kW)を臨界にし,昭和48年には原型炉フェニックス(電気出力25万kW)を臨界した。引き続き,昭和51年12月には,実証炉スーパーフェニックス(電気出力120万kW)の現地工事がリョン東方のクレイマル・ビルで開始され,発注者NERSAと受注者ノバトム社との間の建設契約が昭和52年3月に発効し,昭和58年臨界を目途に建設が進められている。フランス電力庁(EDF)は,スーパーフェニックス型電気出力150万kW商用炉2基を昭和60年着工の目標で準備を進めている。さらに昭和60年以降3年おきに2基ずつ建設していく計画が明らかにされている。

② 西ドイツ
 西ドイツでは,昭和52年10月に西ドイツ初の高速増殖実験炉KNK-II(電気出力21万kW)が臨界に達した。KNK炉は,当初熱中性子炉として建設されたものを,プルトニウム―ウラン混合酸化物燃料使用の高速増殖炉炉心に改造し,名称もKNK-IIと改めた。
 また,昭和48年に原型炉SNR-300(電気出力31.2万kW)を着工し,昭和59年臨界を目途に現在建設中である。
 SNR-300に続く実証炉として,イタリア,フランスとの共同により,SNR-2(電気出力130万kW)の建設計画がつくられ,研究開発などの準備が進められている。
 なお,昭和52年6月フランスと西ドイツの間で,高速増殖炉開発をより推進協力するため,それぞれの研究開発成果を共同管理し将来の高速増殖炉の実用化の際,成果の使用権を一元的に取り扱う会社の設立を含む高速増殖炉商業協定を締結させている。

③ 英 国
 英国では古くから高速増殖炉の開発に力を注いでおり,昭和34年には北スコットランドにある英国原子力公社(UKAEA)のドンレー研究所で実験炉DFR(DounreayFastReactor,電気出力1.5万kW)が臨界に達している。
 DFRは高速増殖炉燃料技術等に関して貴重な情報提供を行ってきたが,当初の任務を果たし,昭和52年3月に閉鎖された。
 DFRに続く炉として,UKAEAは原型炉PFR(PrototypeFastReactor,電気出力25万kW)を建設し,昭和49年3月臨界に達した。その後,蒸気発生器に漏洩が起こり,点検修理に長い時間を要し,在来機器側の故障も重ったため,昭和55年10月現在では調整運転が行われている。最初の商業実証炉であるCDFR(Commercial Demonstration FastReactor,電気出力130万kW)について,UKAEAはNPC(Nuclear Power Company)と設計の契約を締結しており,現在概念設計中で,着工は昭和60年の計画である。

④ 米 国
 世界で最も早く開発に着手した米国は,EBR-I,II,エンリコ・フェルミ炉,SEFORなど高速実験炉の建設を相次いで進め,特に広範囲にわたる基礎工学的研究開発に力を注いできたが,反面原型炉規模以降の計画に関しては,開発テンポが遅く,西欧先進諸国に遅れを見せている。
 特に近年は,建設費の高騰に伴う開発資金の増大等により,FBR用燃料の照射試験施設FFTF(FastFluxTestFaci11ty,熱出力40万kW)の臨界は,当初計画の昭和48年末から昭和55年1月に遅れた。また原型炉CRBR(Clinch River Breeder Reactor,電気出力38万kW)の建設計画も昭和48年に立地点が決められたが,昭和52年カーター政権は核不拡散政策の強化その他の理由によりCRBRの建設中止をきめたが,議会はこれに反対し,毎年継続予算を認め,機器製造は相当進んでいる。米国の高速増殖炉開発予算は年々増加していたが,カーター政権においては,拡不拡散等の観点から原子力政策全体の抜本的見直しが行われ,基礎的な研究開発は従来どおり継続するが,商業化に係わる研究は当面延期するという方向で進められていた。

⑤ ソ 連
 ソ連の高速増殖炉開発研究は英国とならんでかなり古く,昭和30年に臨界となった臨界集合体BR-1を手始めにBR-2(熱出力100kW)やBR-10(熱出力5千kW→1万kW)など種々の実験施設を相次ぎ建設している。
 更に,ここで得られた研究成果や運転結果を基に,昭和44年には本格的実験炉BOR-60(熱出力6万kW,電気出力1.2万kW)を,また,昭和47年には二重目的型の原型炉BN-350(熱出力100万kW,電気出力35万kW相当)をそれぞれ臨界にさせている。BN-350に関しては,昭和49年に蒸気発生器のトラブルが伝えられたが,その後修復され,運転開始以来昭和54年末まで累積総合設備利用率65%で運転されている。
 原型炉BN-600(電気出力60万kW)の建設は,BN-350の蒸気発生器トラブルの経験から慎重に進められており,完成が遅れ,昭和55年2月臨界に達し,昭和55年4月運転を開始した。
 これに次ぐ大型炉計画については,電気出力160万キロワットの規模のBN-1600の計画が進められている。

⑥ イタリア
 イタリアは熱出力12万kWの実験炉PECを建設中であり,昭和46年からフランスの技術を導入して建設しているものの臨界は遅れている。実証炉については,前述のフランス,西ドイツの計画に参加している。

⑦ インド
 インドはフランスと技術提携してラプソディーに似た型で発電設備を持つ実験炉FBTR(熱出力4万kW,電気出力1.5万kW)を昭和47年から建設しており,昭和57年完成の予定といわれている。

(2) 重水減速炉
 軽水に比べて中性子吸収の少ない重水を減速材として用い,中性子経済に優れている,重水減速炉の開発は我が国のほか,カナダ,西ドイツで進められている。
 カナダでは,重水減速加圧重水冷却型のCANDU-PHW炉の開発が積極的に進められ,既に昭和55年6月現在10基,合計553万kWが運転中であり,アルゼンチン,インド,パキスタン,韓国,ルーマニア等にも輸出されている。
 また,西ドイツが開発した重水炉については,現在,西ドイツで1基,アルゼンチンで1基が稼動しており,更に昭和54年10月には新たに1基,アルゼンチンへの輸出が決定された。

(3) 多目的高温ガス炉
 現在,世界で高温ガス炉の開発に積極的に取り組んでいる国は西ドイツ及び米国で,この2国と密接な協力のもとにフランス,スイス,オーストリア等が研究開発を行っている。又,ソ連の開発状況も注目する必要がある。
 西ドイツは,実験炉AVRの経験を基に,高温ガス炉による核熱のプロセス利用と発電の二大目標を達成すべく着実に研究開発を進めている。核熱のプロセス利用については,西ドイツ内で大量に採掘される石炭と褐炭のガス化を計るべく原型炉PNP-500の建設を1980年代半ば着工を目途に総合的な研究開発を進めている。又,発電については,現在蒸気タービン発電用の原型炉THTR-300が1980年代前半の完成を目標に建設中である。更に,直接サイクルヘリウムガスタービン発電を目的としたHHT計画を進めており,1980年代半ばには電気出力60万キロワットの原型炉HTR-600の着工が予定されている。
 これらの計画を推進するため,体制の整備も着実に進んでおり,原子炉系については炉設計,計画,建設のためのコンソーシアムが昭和53年に設立された。利用系については,ガスタービン発電と核熱利用のためコンソーシアムがそれぞれ設立されようとしている。これらに関する研究開発はユーリッヒ原子力研究所が中心となって進めてきたが,これにメーカーも加わった組織が設立されようとしている。西ドイツは国際協力も積極的に行い,研究技術省(BMFT)が米国エネルギー省(DOE)とガス冷却炉全般にわたる協力協定(通称UmbrellaAgreement)を昭和52年2月に締結した。更に我が国との協力についても積極的な姿勢を示している。

 米国では,当初GA社が中心となり蒸気タービン発電用高温ガス炉の開発を進め実験炉ビーチボトム炉,さらにそれに続くフォートセントブレイン炉の建設を行ってきたが,最近の米国の高温ガス炉開発戦略では当面の目標を蒸気サイクル発電炉の実用化に絞り,そこで開発された技術を非電力利用に生かしていく戦略をとっている。昭和53年2月には,電力会社,メーカーなどが参加して「ガス冷却炉協会(GCRA)」が設立され,また,昭和54年3月USスチール等製鉄会社,ガス会社等が中心となって高温ガス炉の核熱利用系の開発に関する「ユーザーズ・グループ」が結成され,大型炉の建設計画の検討に着手した。
 ソ連は,核熱プロセス利用とウラン―プルトニウムサイクルによるガス冷却高速増殖炉を開発の主目標とし実験炉WGR-50の設計を開始している。プロセス利用に関しては臨界実験装置による実験結果を基に,水を熱化学・電気並用で分解する水素の製造とアンモニアの生産が考えられている。


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