CANDU炉

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独自技術が生んだ原子力発電:カナダ型重水炉

- カナダ型重水炉とはカナダ型重水炉は、その名の通りカナダで開発された原子力発電炉です。正式名称はCANDU炉と言い、これは「CANadian Deuterium Uranium(カナダ重水ウラン)」の頭文字を取ったものです。この原子炉は、現在世界で主流となっている軽水炉とは異なる設計思想に基づいており、独自の技術が使われています。最大の特徴は、天然ウランを燃料として使用できる点です。ウランには、核分裂しやすいウラン235と、そうでないウラン238が存在します。天然ウランにおけるウラン235の濃度はわずか0.7%程度ですが、カナダ型重水炉はこの濃度のまま燃料として使用できます。一方、軽水炉ではウラン235の濃度を3~5%程度にまで濃縮する必要があり、特別な施設とコストがかかります。さらに、カナダ型重水炉は運転中に燃料交換が可能という利点も持ち合わせています。軽水炉の場合、燃料交換を行うためには原子炉を停止しなければなりませんが、カナダ型重水炉は運転を続けながら燃料交換ができます。そのため、高い稼働率を維持することが可能です。しかし、カナダ型重水炉にも課題はあります。軽水炉に比べて大型になりやすく、建設コストが高額になりやすい点は、導入を検討する上で重要な要素となります。このように、カナダ型重水炉は独自の技術を用いることで、天然ウランの使用や運転中の燃料交換といった特徴を実現しています。世界的に見ると、カナダをはじめ、インドや韓国などで採用されている原子炉です。
核燃料

使用済燃料管理の選択肢:サイロ貯蔵とは

原子力発電は、ウランなどの物質が原子核分裂という反応を起こす際に生じる莫大なエネルギーを利用して、電気などのエネルギーを生み出しています。この原子核分裂は、ウランの原子核に中性子をぶつけることで起こり、この時に熱と光を発生します。この熱を利用して水を沸騰させ、蒸気によってタービンを回し、電気を作り出しているのです。 しかし、原子核分裂を起こした後の燃料には、元の燃料とは異なる性質を持つ「使用済燃料」が含まれるようになります。これは、例えるならば、燃えかすのようなものですが、まだ熱や放射線を発している状態です。 使用済燃料には、まだ核分裂を起こせる物質が含まれているため、適切に管理することが非常に重要です。具体的には、まず原子炉から取り出した使用済燃料を冷却し、その後、再処理工場で再利用可能な物質を回収します。そして、最終的には、地下深くに埋められるなどして、安全に保管されます。このように、原子力発電は、使用済燃料の処理・処分までを含めて、長いスパンで考えなければならないエネルギー源なのです。
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独自技術の結晶:CANDU炉の仕組み

- CANDU炉とはCANDU炉は、カナダで独自に開発され、実用化に至った原子炉です。その名前は、CANadian Deuterium Uraniumの頭文字から来ており、これは「カナダの重水素ウラン」という意味です。では、この「重水素」とは一体何なのでしょうか? 原子炉の内部では、ウラン燃料が核分裂反応を起こして熱を生み出します。この核分裂反応を制御するために、中性子という粒子を減速させる必要があります。この減速材として、CANDU炉では「重水」と呼ばれる特殊な水が使われています。 重水は、普通の水よりもわずかに重い水です。これは、水の分子を構成する水素原子の一部が、「重水素」という少し重い原子に置き換わっているためです。CANDU炉はこの重水を減速材としてだけでなく、原子炉から熱を運び出す冷却材としても使用しています。このような原子炉は、重水減速・重水冷却型原子炉と呼ばれます。 CANDU炉は、世界的に見ても珍しい技術を採用しており、他の原子炉と比べていくつかの利点があります。例えば、ウラン燃料を濃縮せずに利用できるため、燃料の調達コストを抑えられるというメリットがあります。また、運転中の燃料交換が可能であるため、高い稼働率を維持することができます。これらの特徴から、CANDU炉は安全性と信頼性の高い原子力発電を実現する技術として、世界的に注目されています。
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ACR-700:進化したCANDU炉

- カナダ生まれの革新炉型 カナダが開発したACR-700は、独自技術で世界から高い評価を受けているCANDU炉をさらに進化させた改良型原子炉です。CANDU炉の特徴である天然ウラン燃料の使用や運転中の燃料交換といった機能はそのままに、安全性と経済性を大幅に向上させています。 ACR-700は、従来の原子炉と比べて、より高い熱効率で発電できるため、燃料消費量を抑え、運転コストを低減できます。また、天然ウランを燃料とすることで、ウラン濃縮工程が不要となり、燃料調達の安定化にも貢献します。 安全性においても、ACR-700は優れた特徴を持っています。自然の力による冷却機能を強化した設計により、仮に事故が発生した場合でも、外部からの電力供給や操作に頼ることなく、炉心を安全に冷却し続けることができます。 このように、ACR-700は、高い安全性と経済性を両立させた、次世代の原子力発電所として期待されています。
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原子炉の心臓部!圧力管の役割とは?

原子力発電所の心臓部である原子炉には、核燃料から発生する熱を効率的に取り出すための重要な部品が数多く存在します。その中でも「圧力管」は、原子炉の安全性を左右する重要な役割を担っています。 圧力管は、その名の通り原子炉内で発生する高い圧力に耐えることができる特殊な管です。原子炉の中では、核燃料の熱によって高温高圧になった冷却材が循環しています。圧力管は、この過酷な環境にさらされながらも、冷却材を安全に封じ込めておく必要があります。 このような過酷な条件に耐えるため、圧力管にはジルコニウム合金が用いられています。ジルコニウム合金は、高い強度と耐食性を持ち合わせているだけでなく、中性子を吸収しにくいという特性も備えています。これらの特性により、ジルコニウム合金製の圧力管は、高温高圧の冷却材に長期間にわたって耐え、原子炉の安全運転に貢献することができるのです。