６．核燃料リサイクルの技術開発
（４）高速増殖炉の開発
高速増殖炉(FBR*)は,発電しながら消費した以上の核燃料を生成することができる原子炉であり,ウラン資源の利用効率を飛躍的に高めることができることから,将来的に核燃料リサイクルの中核として位置付けられるものであり,燃料サイクル技術と整合性のとれた開発を進めながら2030年頃の技術体系の確立を目指して技術開発を進めている。
①実験炉の運転
実験炉「常陽」は,1977年4月の初臨界以来順調な運転を続け,高速増殖炉の開発に必要な技術データや運転経験を着実に蓄積してきた。
初臨界以来,1995年3月末現在で,累積運転時間が約51,100時間,累積熱出力が約415万メガワット時に達しており,照射中のものを含め446体の燃料集合体等の照射試験を実施してきている。
今後,照射性能を向上させ,引き続き高速増殖炉の実用化のための燃料・材料開発用照射炉として活用していくこととされており,実用炉での目標燃焼度(15万～20万メガワット日/トン)を踏まえ,高中性子束化と照射場の拡大等を図るための高度化計画(MK-III計画)が進められている。
*FBR : Fast Breeder Reactor
②原型炉の建設等
原型炉「もんじゅ」は,その設計・建設・運転の経験を通じて,発電プラントとしての高速増殖炉の性能,信頼性を技術的に確認するとともに,経済性についても検討・評価を行うためのデータを得ることを目標として建設が進められている。
1985年10月の本格工事着手以来,建設工事は順調に進捗しており,1991年4月の機器据付完了後,プラント特性予備試験,臨界試験,炉物理試験,起動試験から構成される性能試験が進められており,臨界試験の一環として,1994年4月5日初臨界を達成し,その後炉物理試験,起動試験が順次段階的に着実かつ慎重に実施されている。1995年8月29日には,初送電を行った。
今後,1996年度内の本格運転開始を目指し,引き続き高速増殖炉技術を確立するための試験データを取得するとともに,その後は原型炉としての運転実績を積み重ね,その安全性,信頼性等を実証し,さらに炉心性能等の向上を図り,得られる成果を実証炉以降の高速増殖炉開発に反映していく計画である。
また,高速増殖炉の開発に当たっては,その成果が国際公共財的な役割を発揮できるよう国際的に協調して進めることが我が国の高速増殖炉開発の透明性の向上のためにも重要であり,欧米諸国の研究者の参画を求めつつ,開かれた体制の下,「もんじゅ」等の積極的活用を図っていく。
③実証炉の開発
原型炉に続く実証炉の開発は,設計・建設・運転について,電気事業者が動力炉・核燃料開発事業団との密接な連携の下に主体的役割を果し,関連する研究開発については,電気事業者,動力炉・核燃料開発事業団,そのほか関連する研究機関等がそれぞれの役割に即し,整合性を持って進められている。
電気事業者は,1985年に実証炉の設計・建設・運転の主体を日本原子力発電(株)とすることとし,以来同社を中心に設計研究を行うとともに,要素技術,主要機器に関する研究開発を進め,1990年,これらの研究開発を基に,出力60万キロワット級のトップエントリ方式ループ型炉を候補として予備的な概念設計研究を進めていくことを決定し,プラント設計とその技術的成立性の実証試験を実施してきた。1994年1月,電気事業者は,これらの成果を基に,実証炉の炉型,出力等の基本仕様を決定した。
また,原子力長期計画においても,原子力委員会は,以下のような高速増殖炉開発の基本方針を示した。
(ア)今後,実用化までに建設される2基の実証炉において革新的技術などを導入することにより,軽水炉並みの建設費を目指すこととする。また,革新的技術の開発状況はもとより,円滑な技術の継承等も勘案しつつ,適切な間隔で実証炉1号炉,これに続く2号炉の建設を進め,2030年頃までには実用化が可能となるよう高速増殖炉の技術体系の確立を目指す。
(イ)実証炉1号炉は,出力約66万キロワットとし,ループ型炉の技術を発展させたトップエントリ方式ループ型炉を採用し,2000年代初頭に着工することを目標に計画を進める。
(ウ)今後は,電気事業者が進める実証炉の開発と国を中心とした高速増殖炉固有の技術の研究開発を両輪として,官民連携の下開発を進め,安全性,信頼性はもとより,経済性の更なる向上を図っていくこととする。
さらに,原子力委員会の高速増殖炉開発計画専門部会は,1994年6月に取りまとめた報告書の中で,実証炉1号炉の主要基本仕様等の妥当性を,技術的成立性,炉型の妥当性,研究開発計画の妥当性の3つの観点から検討し,電気事業者の行っているトップエントリ方式ループ型炉の選定を含む実証炉計画が適切であるとの判断を示した。
なお,動力炉・核燃料開発事業団,日本原子力発電(株),日本原子力研究所及び(財)電力中央研究所の4者は,1986年に高速増殖炉研究開発運営委員会を発足させ,国内関係機関が実施する研究開発の効率的な分担・運用及び関連する国際協力について協議・調整を行っている。
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