研究炉 | 電気料金と節電方法ガイド

研究と応用を支えるトリガ炉

- トリガ炉とはトリガ炉は、TrainingResearchIsotopeProductionGeneralAtomicの頭文字をとったもので、アメリカ合衆国のGA社によって開発された原子力炉です。その名の通り、大学や研究機関において、原子力の基礎研究や学生の教育訓練、そして医療分野で利用される放射性同位元素の製造などを主な目的としています。トリガ炉最大の特徴は、炉心が円環状に配置され、その中心部に大きな実験孔が設けられている点です。従来型の原子炉と比較して、この特殊な構造には、いくつかの利点があります。まず、炉中心部の実験孔に試料を挿入することで、より強い中性子線を照射できるため、効率的に放射性同位元素を製造することができます。また、中性子線を効率的に利用できることから、材料の分析や放射線による影響を調べる研究にも適しています。さらに、トリガ炉は独自の安全機構を備えていることも大きな特徴です。万が一、炉出力が急上昇した場合でも、燃料自体が持つ特性によって自動的に出力が抑制されるため、炉心溶融などの重大事故につながるリスクが極めて低いと言われています。このように、トリガ炉は高い安全性と汎用性を兼ね備えた原子炉として、世界中の大学や研究機関で幅広く活用されています。

2024.09.24

原子力施設

発電のしくみ：動力炉の役割

- 動力炉エネルギー変換の中心原子力発電所の中核を担うのが動力炉です。原子力発電は、ウラン燃料の核分裂反応によって生み出される莫大な熱エネルギーを、電力に変換する仕組みです。この熱エネルギーを生み出す装置こそが動力炉であり、原子炉の中でも特に発電や船舶の推進など、動力源として利用されるものを指します。動力炉は、研究や実験を目的とする原子炉とは明確に区別されます。研究炉は、中性子線や放射性同位元素を生成するために利用される一方、動力炉は、いかに効率よく熱エネルギーを発生させ、電力を安定供給できるかという点に設計の重点が置かれています。動力炉の中には、核分裂反応を制御するための炉心、熱エネルギーを運び出す冷却材、そして核分裂反応の速度を調整する制御棒など、様々な装置が組み込まれています。これらの装置が複雑に連携することで、安全かつ安定的に熱エネルギーを生み出し続けることが可能となります。原子力発電は、化石燃料を使用しないため、地球温暖化対策の切り札として期待されています。動力炉は、その原子力発電を支える心臓部として、未来のエネルギー供給を担う重要な役割を担っていると言えるでしょう。

2024.09.24

原子力施設

次世代原子力システム：MYRRHAの可能性

- MYRRHAとはMYRRHA（ミーラ）は、ベルギーの研究機関SCK・CENが中心となって開発を進めている、次世代の原子力システムです。正式名称は「多目的加速器駆動核変換システム」といい、英語の頭文字を取ってADSとも呼ばれます。従来の原子炉は、ウランなどの核分裂しやすい物質を核燃料として利用し、その核分裂反応によって生じる熱エネルギーを用いて発電します。一方、MYRRHAは、加速器という装置を用いて陽子を光速近くまで加速し、重金属の標的に衝突させることで中性子を発生させます。この中性子を用いて核分裂反応を持続させるのが、加速器駆動システムと呼ばれる所以です。 MYRRHAは、この加速器駆動システムを用いることで、従来の原子炉では利用が難しかったトリウムや劣化ウランなども燃料として使用することが可能となります。また、運転中に発生する高レベル放射性廃棄物の量を大幅に減らし、さらにその毒性を短期間化することも期待されています。 MYRRHAは、世界に先駆けて設計が進められている実験炉レベルのADSで、その出力は40MWにも達します。将来的には、この技術を応用した商用炉の建設も期待されており、エネルギー問題や環境問題の解決に貢献することが期待されています。

2024.09.23

原子力施設

韓国の多目的研究炉：HANARO

- HANAROの概要HANARO（High-flux Advanced Application Reactor）は、1995年2月に韓国の原子力研究の中枢機関である韓国原子力研究所（KAERI）に建設された多目的研究炉です。「研究炉」とは、原子力の平和利用を目的とした研究開発のために設計された原子炉のことを指します。HANAROは、その名の通り、高い熱中性子束密度を誇り、様々な研究分野に利用されています。HANAROの熱出力は30MWで、これは都市部に電力を供給するような大型原子力発電所と比べると小規模です。しかし、研究炉としてのHANAROの真価は、その高い熱中性子束密度にあります。最大で2〜3×10¹⁴n/cm²・sに達するこの数値は、物質の性質や構造を原子レベルで詳細に調べることを可能にする、非常に強力なツールと言えます。HANAROは、この高い熱中性子束密度を活かして、幅広い分野の研究開発に貢献しています。具体的には、新しい材料の開発や評価を行う材料科学分野、原子炉で使用する燃料や材料の耐久性を調べる照射試験、医療や工業分野で利用される放射性同位元素の製造、そして物質の構造や性質を解明するための中性子ビーム利用などが挙げられます。このように、HANAROは韓国における原子力研究の要として、多岐にわたる分野の進歩を支えています。

2024.09.22

原子力施設

原子力研究の未来を担う燃料技術

原子力の研究開発を支える試験炉や研究炉では、ウラン燃料が熱源として使われています。これは、ウランの核分裂反応を利用して熱エネルギーを生み出すためです。長らく、これらの炉では、ウラン235の濃度が高い高濃縮ウラン燃料が使用されてきました。高濃縮ウラン燃料は、少量でも大きなエネルギーを取り出せるため、研究炉の小型化や高性能化に貢献してきました。しかし、近年、核不拡散の観点から、高濃縮ウラン燃料の使用が見直されています。高濃縮ウランは、核兵器の製造にも転用できる可能性があり、国際的な安全保障上の懸念材料となっていました。そこで、近年では、核兵器への転用がより困難な低濃縮ウラン燃料への転換が進められています。低濃縮ウラン燃料への転換は、技術的な課題も伴います。低濃縮ウラン燃料は、高濃縮ウラン燃料に比べてウラン235の濃度が低いため、同じ出力を取り出すためには、燃料を大型化する必要があります。そのため、既存の研究炉の設計を変更したり、新たな研究炉を開発したりする必要が生じます。このように、研究炉の燃料は、単にエネルギー源としてだけでなく、国際的な安全保障体制とも密接に関わっています。世界各国が協力し、核不拡散と原子力の平和利用を両立させる努力が続けられています。

2024.09.22

核燃料

原子力発電の安全性を支えるセグメント燃料

- セグメント燃料とは原子力発電所では、ウラン燃料を金属製の長い棒状の容器に封入し、燃料棒としています。そして、この燃料棒を束ねて燃料集合体として原子炉に挿入し、核分裂反応を起こして熱エネルギーを取り出します。使用済みの燃料棒の中には、燃料としての役割を終えた後も、更なる研究や試験のために再利用されるものがあります。セグメント燃料とは、このような再利用を前提として、通常の燃料棒よりも短い長さで作られる燃料棒のことを指します。通常の燃料棒は原子炉の大きさに合わせて設計されているため、そのままでは小型の試験炉で使用することができません。そこで、セグメント燃料は、試験炉の大きさに合わせて燃料の長さを調整できるように設計されています。具体的には、短い燃料棒を積み木のように組み合わせることで、必要な長さの燃料棒を組み立てることができます。この柔軟性により、セグメント燃料は、様々な試験条件に対応することができ、効率的な再照射試験を可能にします。そのため、使用済み燃料の有効活用や、原子力技術の更なる発展に大きく貢献することが期待されています。

2024.09.21

核燃料

研究の未来を照らす、冷中性子源装置

原子力発電といえば、巨大な施設でウラン燃料を使って莫大なエネルギーを生み出すイメージがあるでしょう。その心臓部である原子炉は、実は発電以外にも、私達の知らない世界を探る重要な役割を担っています。原子炉の内部では、核分裂という反応が起こり、膨大なエネルギーと共に、様々な粒子も生み出されます。その中でも特に注目すべきは、電気を帯びていない小さな粒子、中性子です。中性子は、物質を構成する原子核と相互作用しやすいという特徴を持っています。原子核に衝突すると、その種類や状態によって異なる反応を示すため、中性子を物質に当ててその反応を調べることで、物質の構造や性質を原子レベルで詳しく知ることができるのです。例えるならば、中性子は物質の内部を覗き込むための、とても小さな探探針のようなものです。原子炉は、この中性子を大量に作り出すことができるため、物質の分析や研究に非常に役立ちます。近年では、この中性子を用いて、新しい材料の開発や、医療分野における病気の診断や治療など、様々な分野で応用が進められています。原子炉は、エネルギーを生み出すだけでなく、未知の世界を解き明かす鍵をも握る、可能性を秘めた装置と言えるでしょう。

2024.09.21

原子力施設

医療の未来を照らす医療用原子炉

- 医療用原子炉とは医療用原子炉は、その名の通り医療分野において活用される原子炉です。しかし、発電を目的とした一般的な原子炉とは異なり、医療用原子炉は放射線を治療に利用するという全く異なる役割を担っています。特に、癌治療の分野において革新的な治療法として注目を集めています。従来の放射線治療では、体外から放射線を照射するため、正常な細胞にもダメージを与えてしまう可能性がありました。一方、医療用原子炉で生成される放射線は、特定の癌細胞を狙い撃ちにすることが可能です。これは、放射性同位元素と呼ばれる特殊な物質を患部に送り込み、内部から放射線を照射することで実現します。医療用原子炉で生成される放射性同位元素は、様々な種類があり、それぞれ異なる特性を持っています。そのため、癌の種類や進行度合い、患者の状態に合わせて、最適な放射性同位元素を選択することができます。医療用原子炉は、癌治療において大きな期待が寄せられていますが、まだ発展途上の技術でもあります。今後、更なる研究開発が進み、より安全で効果的な治療法が確立されることが期待されています。

2024.09.21

原子力施設

多岐にわたる研究用原子炉の世界

- 研究用原子炉とは原子力発電所のように電気を作り出すことや、船を動かすことを目的としない原子炉を、まとめて研究用原子炉と呼びます。その名の通り、様々な研究を目的として設計され、運用されています。例えば、新しい材料を開発するために、強い放射線を浴びせることで、材料の強度や壊れにくさを調べる材料試験炉があります。また、原子炉の中で起こる核分裂反応を詳しく調べるための臨界実験装置も研究用原子炉の一つです。その他にも、医療分野や物質の性質を調べる分野で利用される中性子線を取り出す研究炉や、原子力技術者を育てたり、教育したりするために活用される教育訓練用原子炉など、様々な種類があります。このように、研究用原子炉は、私たちの生活に役立つ新しい技術や知識を生み出すために、重要な役割を担っています。

2024.09.21

原子力施設

研究の最先端！高速中性子源炉「弥生」

日本の大学で初めて導入された研究用原子炉が「弥生」です。「弥生」は、核分裂で発生する高速中性子を、速度を落とすことなく利用する高速炉と呼ばれるタイプの原子炉です。高速中性子とは、一般的な原子炉で使用される熱中性子よりもエネルギーが高く、物質を透過しやすい性質を持っています。「弥生」は、この高速中性子を利用することによって、様々な分野の研究に役立ってきました。例えば、原子炉や核融合炉の材料開発などの材料科学分野、原子核の構造や反応を探る核物理分野、放射線を用いた治療法や診断法を研究する医学分野など、幅広い分野の最先端研究に貢献しています。「弥生」は、日本の科学技術の発展に大きく貢献してきた重要な研究施設と言えるでしょう。

2024.09.21

原子力施設