第4章 新型動力炉の開発
2.新型転換炉

 新型転換炉(ATR)は,我が国がプルトニウムの早期利用を目指して開発を進めている自主開発炉であり,原型炉「ふげん」(電気出力16万5千キロワット)の設計・建設・運転により実用化に向けての技術的見通しが得られてきている。原子力委員会は,1982年8月,新型転換炉の実証炉計画推進のための基本方針を決定しており,その方針に沿って,関係者により実証炉建設に向けて諸準備が行われている。

(1)原型炉の運転状況
 原型炉「ふげん」は,1979年3月から本格運転を開始し,おおむね順調に運転されている。
 これまでの「ふげん」の運転を通じプラントシステム,機器及び混合酸化物燃料等の性能と信頼性の実証及び運転実績の評価を行い,さらに,これら成果を実証炉開発に反映してきている。今後は,新型転換炉技術の一層の高度化を図りつつ,実証炉設計を裏付けるための照射試験等を進めていく計画である。

(2)実証炉の開発
 ATR実証炉については,原子力委員会の原子力開発利用長期計画(1982年6月)及び原子力委員会決定(1982年8月)の「実証炉の建設・運転は,電気事業者及び動力炉・核燃料開発事業団の協力を得て電源開発(株)が行う」旨の基本方針を踏まえ,電源開発(株)が,青森県下北郡大間町を建設予定地として,環境調査結果の取りまとめ,基本設計等を実施した。この立地環境調査,基本設計及び立地交渉の進展を踏まえ,1985年5月の第4回ATR実証炉建設推進委員会(電源開発(株),電気事業連合会,動力炉・核燃料開発事業団,科学技術庁,通商産業省で構成)において同実証炉の建設計画が決定された。電源開発(株)はこれを受けて,大間町等地元に対し建設計画への協力要請を行い,ATR実証炉は建設に向けて本格的に動き出すことになった。同実証炉の建設計画はその後の地元の状況等を踏まえ修正されたが,現在,1995年4月の着工,2001年3月の運転開始を目途に,鋭意計画を推進しているところである。「ふげん」と実証炉「大間原子力発電所」の主要な設計仕様の比較を表に示すが,実証炉の設計は,大型化に伴う改良,「ふげん」の実績と軽水炉の経験の反映,設計の合理化等の成果を折り込んだものであり,その主要事項は次の通りである。
(I)燃焼度の向上
 燃料費と燃料集合体の年間取替数を低減するために,取替炉心の平均核分裂物質量を3.3%として,燃焼度を「ふげん」の17,OOOMWd/tから31,OOOMWd/tへ向上させた。
 なお,設備利用率の向上を図るため,12ヵ月連続運転できる設計としている。
(II)チャンネル平均出力の増大
 圧力管の本数を削減し炉心を小型化するため,炉心の出力分布を平坦化し,チャンネル平均出力を「ふげん」より約25%増大した。

(III)燃料棒の細径化
 燃料棒直径を「ふげん」の16.5mmから14.5mmへと細径化して,燃料集合体当たりの燃料棒本数を28本から36本に変更し,燃料棒の単位長さ当たりの出力を低減した。
 そのほか,重水ダンプスペースの削除及びこれに伴う後備炉停止系の変更,カランドリアタンク側胴部の合理化,遮蔽プラグとシールプラグの一体化,入口管オリフィスの削除,低圧注水系容量の合理化,応力腐食割れ対策,燃料取扱設備等の合理化等を図っている。
 また,実証炉のための研究開発は,動力炉・核燃料開発事業団大洗工学センターの重水臨界実験装置,新型転換炉安全工学実験施設等の試験施設を中心として,燃料の改良に必要な研究,安全審査に必要な確証試験等が進められている。


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