ABWR | 電気料金と節電方法ガイド

原子炉の出力分布制御：平坦化で効率アップ

- 出力分布とは？原子炉の内部、すなわち炉心では、核分裂反応によって莫大な熱エネルギーが生まれます。この熱エネルギーは、場所によって強さが異なります。この、炉心内部における熱出力の強さのばらつきのことを、出力分布と呼びます。出力分布は、炉心の構造や燃料の配置によって大きく影響を受けます。例えば、炉心の中心部には燃料集合体が密集しており、周辺部には燃料がないため、中心部の方が熱出力が高くなる傾向があります。理想的には、炉心全体で均一な熱出力が得られることが望ましいです。なぜなら、出力の偏りが大きいと、一部の燃料が高温になりすぎてしまい、燃料の損傷や炉心の安全性の低下につながる可能性があるからです。しかし実際には、炉心内の冷却材の流れや温度分布、制御棒の位置など、様々な要因によって出力に偏りが生じてしまいます。そのため、原子炉の設計や運転においては、出力分布を適切に制御し、安全性を確保することが非常に重要となります。

2024.09.24

原子力発電の基礎知識

進化した原子炉の心臓部：内蔵型再循環ポンプ

原子力発電は、多くのエネルギーを生み出し安定して電気を供給できるという点で、私たちの社会にとって重要な役割を担っています。その一方で、発電所は高い安全性が求められており、より安全にそして効率的に電気を生み出すための技術革新が日々進められています。その革新的な技術の一つに、改良型沸騰水型原子炉(ABWR)に採用された内蔵型再循環ポンプがあります。従来の沸騰水型原子炉では、原子炉の外に設置された再循環ポンプを使って炉心の冷却水を循環させていました。しかし、この方法では、配管やバルブなど原子炉の外にある機器が増えるため、故障のリスクが高まる可能性がありました。そこで開発されたのが、内蔵型再循環ポンプです。このポンプは原子炉圧力容器の中に設置されるため、原子炉の外にある機器を減らすことができます。その結果、配管の破損などによる冷却水漏れのリスクを抑え、原子炉の安全性を更に向上させることが可能となりました。また、内蔵型再循環ポンプは、従来の外部ポンプに比べて小型軽量であるため、建設コストの削減にも貢献します。このように、原子力発電は安全性と効率性を更に高めるための技術開発が進められています。内蔵型再循環ポンプはその一例であり、原子力発電の信頼性を高める上で重要な役割を担っています。

2024.09.24

原子力施設

原子力発電の安全を守るRCCVとは

- RCCVとはRCCVは、「Reinforced Concrete Containment Vessel」の略称で、日本語では「鉄筋コンクリート製原子炉格納容器」といいます。原子炉格納容器は、原子力発電所において、原子炉で事故が発生した場合に放射性物質の外部への漏洩を防止するための、最後の砦となる重要な設備です。RCCVは、その名の通り、鉄筋コンクリートで作られたドーム状の構造物です。厚さ約1メートル以上の頑丈なコンクリート壁と、それをさらに強固にするための鉄筋によって構成されています。この堅牢な構造によって、原子炉内部で想定される最大の圧力や衝撃に耐えられるよう設計されています。RCCVは、放射性物質の閉じ込め機能だけでなく、外部からの衝撃（航空機の墜落など）に対する防護機能も備えています。原子力発電所は、地震や津波などの自然災害に加えて、テロなどの人的脅威にも備える必要があるため、RCCVは高い安全性を確保するために重要な役割を担っています。日本国内の多くの原子力発電所では、このRCCVが採用されています。これは、日本の厳しい耐震基準や安全基準を満たすための構造として、鉄筋コンクリートが適していると考えられているためです。

2024.09.24

原子力施設

原子力発電の安全性と効率性を向上させるFMCRDとは

- FMCRDの概要FMCRDとは、「微細動作制御棒駆動機構」を意味する「Fine Motion Control Rod Drive」の略称です。原子力発電所の中心に位置する原子炉には、核分裂反応の速度を調整し、出力の制御や緊急時の停止を行うために制御棒が備わっています。FMCRDは、この制御棒の動きを精密に制御するための重要な装置です。従来の沸騰水型軽水炉（BWR）では、制御棒の駆動には水圧のみが利用されていました。しかし、改良型沸騰水型軽水炉（ABWR）から採用されたFMCRDは、通常運転時と緊急時で駆動方式を切り替えることができるという特徴を持っています。具体的には、通常運転時には電力で動く電動機を用いることで、よりきめ細やかな出力調整を可能にしています。一方、緊急時には、瞬時に大きな力を必要とするため、従来と同様に水圧によって制御棒を炉心に挿入し、迅速な原子炉の停止を実現します。このように、FMCRDは状況に応じた駆動方式の切り替えを可能にすることで、原子炉の安全性と運転効率の向上に大きく貢献しています。

2024.09.22

原子力施設

進化した原子力発電：改良型BWRの安全性と効率性

- 改良型BWRとは改良型BWRとは、「改良型沸騰水型発電炉」のことで、Advanced Boiling Water Reactorの略称からABWRとも呼ばれます。従来の沸騰水型炉(BWR)の設計を進化させ、安全性、効率性、経済性を大幅に向上させた原子炉です。従来のBWRと比べて、改良型BWRは様々な点が進化しています。まず、原子炉の安全性は格段に向上しました。地震や津波などの自然災害に対する対策はもちろんのこと、考えられるあらゆる事故を想定し、炉心損傷や放射性物質の漏洩を防ぐ対策が施されています。次に、発電効率が向上し、より多くの電力を安定して供給できるようになりました。燃料の燃焼効率を高め、より少ない燃料でより多くのエネルギーを生み出すことができるようになったため、資源の有効活用にも繋がります。さらに、運転や保守の面でも改良が加えられています。中央制御室の設備を最新のものにすることで、より正確に原子炉の状態を把握し、より安全に運転できるようになりました。また、点検や修理の期間を短縮できるような工夫も凝らされており、発電所の稼働率向上に貢献しています。改良型BWRは、これらの優れた特徴を持つことから、次世代の原子力発電所として期待されています。

2024.09.22

原子力施設

進化した原子力発電：改良型沸騰水型炉

- 改良型沸騰水型炉とは改良型沸騰水型炉（ABWR）は、従来の沸騰水型炉（BWR）を進化させた原子力発電炉です。ABWRは、「Advanced Boiling Water Reactor」の略称であり、その名の通り、従来のBWRの長所を生かしながら、更なる信頼性向上、安全性強化、そして経済性の向上を実現しています。従来のBWRは、炉心で発生させた蒸気を直接タービンに送って発電するシンプルな構造が特徴です。ABWRは、この基本構造を踏襲しつつ、様々な技術革新によって、より安全で効率的なシステムへと進化しました。ABWRの大きな特徴の一つに、内部ポンプの採用があります。従来のBWRでは、炉心に冷却水を循環させるために大型のポンプを外部に設置していました。ABWRでは、小型のポンプを圧力容器内部に設置することで、配管の数を減らし、機器の信頼性向上と建屋のコンパクト化を実現しました。また、ABWRは、安全性においても飛躍的な向上を遂げています。万が一、原子炉で異常事態が発生した場合でも、外部からの電源供給や人的操作に頼ることなく、自然の物理法則に基づいて原子炉を安全に停止させるシステムが組み込まれています。具体的には、蒸気や水の自然対流を利用した冷却システムや、重力落下による制御棒の挿入など、受動的な安全システムが充実しており、より高い安全性を確保しています。ABWRは、これらの技術革新によって、高い運転実績と信頼性を誇り、世界中で運転されています。日本でも、ABWRは次世代を担う原子力発電炉として期待されています。

2024.09.22

原子力施設

進化する原子力：ABWRの安全性と効率性

- ABWRとはABWRは、「改良型沸騰水型発電炉」の略称で、従来の沸騰水型発電炉(BWR)の設計をさらに進化させた原子炉です。安全性、効率性、経済性を追求し、日本の高い技術力を駆使して開発されました。世界的に認められた、将来を担う重要な炉型の一つと言えるでしょう。ABWRは、炉内構造の簡素化や制御棒駆動機構の改良など、様々な技術革新が盛り込まれています。これらの改良により、従来のBWRと比べて、より安全性を高め、運転中の作業員の負担を軽減することに成功しました。また、熱効率の向上も実現し、より少ない燃料でより多くの電力を生み出すことを可能にしました。ABWRは、建設期間の短縮や運転コストの低減など、経済性にも優れています。標準化された設計を採用することで、建設期間を大幅に短縮し、コスト削減を実現しました。また、運転中の燃料費や維持管理費なども抑えられ、経済性に優れた発電炉として注目されています。ABWRは、日本国内だけでなく、台湾やアメリカなど世界各国で採用されています。海外での建設実績も豊富で、その安全性、効率性、経済性の高さは国際的に高く評価されています。ABWRは、日本の原子力技術の結晶であり、将来の原子力発電の重要な選択肢となるでしょう。

2024.09.22

原子力施設

進化する原子力：インターナルポンプ技術

原子力発電所の心臓部とも言える原子炉では、ウランなどの核燃料が核分裂連鎖反応を起こし、莫大な熱エネルギーを生み出しています。この熱は、火力発電で石炭や天然ガスを燃焼させて得られる熱に比べてはるかに高温かつ膨大です。そのため、原子炉を安全かつ安定的に運転するためには、この熱を効率的に取り除くことが何よりも重要となります。原子炉内で発生した熱は、まず燃料集合体を取り囲むように流れる冷却水に伝達されます。冷却水はポンプによって循環しており、原子炉から熱を奪いながら温度が上昇します。高温になった冷却水は蒸気発生器に送られ、そこで二次系の水に熱を伝えて蒸気を発生させます。この蒸気がタービンを回し、発電機を駆動することで電気が作り出されます。冷却水の循環が止まると、原子炉内で発生した熱が除去されずに炉心温度が急上昇し、燃料が溶融してしまう可能性があります。これを炉心溶融と呼び、原子力発電所における深刻な事故の一つです。このような事態を防ぐため、原子力発電所では複数の冷却水循環システムを備え、多重の安全対策が講じられています。冷却水の循環は、原子力発電所の安全性を支える上で、まさに心臓部と言えるでしょう。

2024.09.21

原子力施設