ハルデン炉：世界から評価される試験研究炉

ハルデン炉：世界から評価される試験研究炉

ノルウェーの岩山に設置された原子炉

– ノルウェーの岩山に設置された原子炉ノルウェー南東部の街ハルデン近郊には、その名を冠したハルデン沸騰水型炉（HBWR）が存在します。この原子炉の最大の特徴は、周囲を岩山に囲まれていることです。原子炉を収めるために、山肌を掘り進んで巨大な空間を構築し、その内部に原子炉が設置されています。このような特殊な構造を採用した理由は、原子炉の安全性を極限まで高めるためです。万が一、炉心で異常が発生し、放射性物質が外部に漏れ出すような事態が発生した場合でも、厚い岩盤が天然の防護壁として機能します。これにより、周辺環境への影響を最小限に抑えることが期待できます。ハルデン沸騰水型炉は、一般的な原子力発電所とは異なり、発電を主な目的としていません。この原子炉では、「重水」と呼ばれる特殊な水を減速材と冷却材に利用し、最大で25メガワットの熱出力を得ることができます。この熱エネルギーは、主に原子力技術の研究開発や、周辺施設への熱供給に利用されています。ハルデン沸騰水型炉は、そのユニークな構造と運用方法により、世界的に注目を集めている原子炉です。原子力の安全性に対する関心の高まりから、今後、ハルデン沸騰水型炉の設計思想は、次世代の原子炉開発においても重要な役割を果たす可能性があります。

大型炉心と特殊な構造

ハルデン炉は、減速材として中性子の吸収が少ない重水を使用しているため、炉心と呼ばれる核分裂反応が起こる領域が一般的な原子炉に比べて大きく設計されています。 これは、単に多くの燃料体を設置できるというだけでなく、試験用の燃料体を多数設置する際にも、それぞれの燃料体間の間隔を十分に確保できるという利点があります。 燃料体間の間隔が広いと、試験中の燃料体の性能評価をより正確に行うことが可能になります。

また、ハルデン炉は原子炉圧力容器の蓋がドーム型ではなく、平らな構造をしていることも大きな特徴です。一般的な原子炉では、燃料交換は蓋全体を開けて行いますが、ハルデン炉では、平らな蓋に多数の穴を設け、燃料集合体ごとに試験用の燃料体を挿入できるようになっています。この独特な構造により、原子炉の運転を停止することなく、燃料体の交換や試験を行うことが可能となっています。これは、実験炉としてのハルデン炉の大きな利点と言えるでしょう。

世界中から認められる試験研究炉

– 世界中から認められる試験研究炉

ノルウェーのハルデン炉は、その優れた性能と多様な実験能力から、世界中の原子力研究者から高い評価を受けています。最大の特徴は、様々な種類の燃料棒を炉内に設置できること、そして燃料の挙動を詳細に観察できる高度な計測機器を多数備えていることです。

原子炉の運転条件下における燃料の挙動を詳細に調べることは、原子燃料の安全性や信頼性を向上させる上で非常に重要です。ハルデン炉では、燃料の温度、圧力、形状変化、さらには燃料内部のガスの発生状況など、様々なデータを取得し、分析することができます。これらのデータは、新規燃料の開発や、既存の燃料の性能向上、そして原子炉の安全運転技術の開発に大きく貢献しています。

ハルデン炉は、国際原子力機関（IAEA）とも連携し、世界中の研究機関や大学に利用されています。このように、ハルデン炉は国際的な原子力研究開発の拠点としての役割を担い、原子力の安全と発展に大きく貢献し続けています。

熱出力の向上と適用範囲の拡大

– 熱出力の向上と適用範囲の拡大
ハルデン炉は、原子炉の安全性や燃料の挙動に関する研究を行う上で重要な役割を担ってきました。1983年には、より幅広い研究に対応するために大規模な改造が行われました。

この改造の最大の目的は、炉の熱出力を向上させることでした。具体的には、炉心の一部に濃縮度の高い燃料が導入されました。濃縮度とは、ウラン燃料の中で核分裂を起こしやすいウラン235の割合を示すものです。濃縮度の高い燃料を使用することで、より多くの熱中性子が発生するようになり、結果として熱出力が向上します。

この改造により、ハルデン炉の熱中性子束と呼ばれる指標は約2倍に増加しました。熱中性子束は、原子炉内で発生する熱中性子の量を表す指標であり、炉の性能を評価する上で重要な要素です。熱中性子束が増加したことで、より多くの実験データを短時間で取得することが可能になりました。

当初、ハルデン炉で実験を行うためには、濃縮度の高い燃料が必要でした。しかし、今回の改造により、軽水炉で使用されているような濃縮度の低い燃料でも試験が可能になりました。これは、ハルデン炉の適用範囲を大きく広げる画期的な成果と言えるでしょう。

この改造によって、ハルデン炉はより多くの研究者に利用されるようになり、原子力技術の発展に大きく貢献しました。