小型軽水炉(SMR)の開発現状(Ⅰ)

原子力

 欧米では1979年のスリーマイル島原発事故以降、原発の新規建設が途絶え、2011年の福島第一原発事故により、日本も原発の新規建設が中断された。現在、世界の原子力市場は中国とロシアが主体となっており、米国、カナダ、英国などが「小型モジュール炉(SMR)」で原子力分野の巻き返しを図っている

 国内では、福島第一原発事故を教訓として安全性を高めた大型商用炉「革新軽水炉」の開発に軸足を置いたが、欧米では「小型モジュール炉」に注目が集まった。すなわち、原子炉をモジュール化して工場内で組み立て、ユニットとして輸送・設置することで、安全性と経済性を両立させ、多目的用途を目指している。 

小型モジュール炉(SMR)とは

 国際原子力機関(IAEA)の定義による電気出力:30万kW以下の小型モジュール炉(SMR:Small Modular Reactor)が、世界で注目を集めている小型高速炉小型軽水炉小型高温ガス炉など様々な炉型がSMRと呼ばれているが、モジュール化により工場内で組み立て、ユニットで輸送・設置する原子炉の総称である。

図1 小型モジュール炉(SMR)の一例 出典:NuScale Power

小型モジュール炉(SMR)の特長:
安全性:SMRは小型・低出力のため、事故時に自然放冷による炉の冷温停止が可能で、構造の簡素化や防災計画エリアの縮小を実現できる。また、燃料交換不要あるいは交換頻度を低減できるため、核セキュリティ・核不拡散の面でも優れており、初期投資を抑えることができる。
モジュール化:工場でモジュールを製造して組み立て、ユニットとして運搬し、現地で設置することができる。そのため、品質の維持・向上、工期の短縮、建設費の低減ができる。
用途:寒冷地や離島などでの分散電源、原子炉モジュールの台数を増やして大規模集中発電、あるいはクリーン水素製造、熱供給、医療用など様々な使い方ができる。 

 国際原子力機関(IAEA)は、「SMRは世界で80以上の開発が進められている」と報告している。既に、ロシア極東地域チュクチ自治管区内ペベクの小型PWRを搭載した海上浮揚型原子力発電所と、中国山東省栄成の石島湾の高温ガス炉実証炉「HTR-PM」は商用運転に移行している。

 一方、欧米では1979年の米国スリーマイル島原発事故以降、原子力発電所の新規建設が途絶え、2011年の福島第一原発事故により、日本も原子力発電所の新規建設が中断された。現在、世界の原子力市場は中国とロシアが主導し、米国、カナダ、英国などがSMRで原子力分野の巻き返しを図っている。 

 2021年5月、国際エネルギー機関(IEA)は、2050年の脱炭素を想定した「ネット・ゼロ・シナリオ」を公表し、達成に向け原子力発電の貢献を重視している。先進国ではSMR開発に重点が置かれ、2021~2035年にかけて約450万kW/年で拡大すると予測している。

 ところで、米国では電気出力:30万kW以下の軽水炉を「SMR」と呼び、非軽水炉型の炉は出力に関係なく「新型炉」と定義し区別している。また、英国では出力:100万kW以下の小型軽水炉を「SMR」と呼び、非軽水炉型の先進モジュール炉(AMR:Advanced Modular Reactor)とは区別している。
 本稿では、米国方式の分類に従い小型軽水炉である「SMR」と、非軽水炉型の「新型炉」の開発動向を区別し、まずは小型軽水炉「SMR」の開発動向についてレビューする。

 また、小型モジュール炉の中でも、熱出力:2万kW以下、または電気出力:1万kW以下の超小型の原子炉は「マイクロ炉」「マイクロリアクター」と呼ばれる。その多くはトラックや輸送コンテナで運べる規模で、ディーゼル発電機に代る小型分散型電源として、多様な利用をめざして開発が進められている。

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