高速中性子炉について詳しく解説

導入

ナトリウム冷却高速中性子炉の概略図

高速中性子炉(FNR)、または高速原子炉は、炉心が減速されていない原子炉です。高速スペクトル操作により、無菌捕捉(有効性の低いセクション) を制限することが可能になります。これは、捕捉モデレータの不在によっても有利になります。一方で、中性子漏れ率は熱中性子炉よりも高いため、核分裂性物質をより多く含む炉心が必要となります。肥沃なカバーは、肥沃な捕獲によって脱出中性子を使用するために、炉心の周囲に配置することができます。

高速炉は、6 種類の第 IV 世代原子炉のうちの 1 つです。

2007 年に、運転中のすべての FNR 原子炉は液体ナトリウム冷却回路を備えて設計されました。これは、高速中性子とナトリウム冷却材を備えた原子炉の分野です。 Pb-Bi合金や鉛など、他の金属熱媒体も研究されています。

現在（2007年）、高速中性子炉はロシア、インド、米国、日本で運転されている。ドイツでは、1973 年にラインラント下流部のカルカルに RNR が建設されました。度重なる抗議活動の後、1987 年には計画通りに稼働しませんでした。フランスには現在、FNR はありません。スーパーフェニックスの工業用試作炉は 1998 年に停止され、その原型となったフェニックス実験炉は後に逮捕されました。解体開始予定の2012年までは研究所として機能しなければならない。ロシアでは、600 MWe BN-600 型原子炉が 1980 年から運転されており、別の原子炉 ( BN-800型) が建設中です。インドや中国でもプロジェクトが進行中です。日本のもんじゅ原子炉は1995年に重大事故を起こしたものの、2010年に再稼働した。

原子炉の構造

液体金属反応器には、プール型またはループ型があります (反対側の図を参照)。スイミングプールの構造により、一次回路の熱伝達が格納容器内で永続的に維持されます。

リスク

液体ナトリウムは空気と接触すると発火し、水と接触すると爆発を引き起こす可能性があります。これは、1995 年 12 月にもんじゅ原子炉 (日本) で発生した事故の際に起こったことです (La Gazette Nucléaire n°157/158、1997 年 5 月)。

ナトリウムと水の反応のリスクを回避するために、いくつかの予防措置を講じています。

二次または中間回路と呼ばれる追加の冷却回路の追加は、一次の放射性ナトリウムと水/蒸気回路の水との接触の可能性を排除することを目的としています。
蒸気発生器の出力で、蒸気発生器のチューブを通過した可能性のあるナトリウムと水の間の反応の可能性のある痕跡を測定します。

空気との接触による炎症の影響を制限するには:

二次回路パイプの亀裂のリスクを体系的に監視します。

実験

ロシア

BOR60
BN-600、動力ナトリウム熱伝達 (600 MWe) を備えた RNR、ベロイアルスク発電所で稼働中 (1980 年以降)
BN-800 、電力ナトリウム熱伝達RNR（800 MWe）、ベロイアルスク発電所敷地内で建設中（2012年予定）
BN-1800 、高出力ナトリウム熱伝達RNRプロジェクト
BREST 、高出力鉛熱伝達 RNR プロジェクト

フランス

スーパーフェニックス

実験炉ラプソディ、解体段階
実証炉フェニックスは 2009 年 9 月に停止しました。2012 年まで実験室として機能します。
主要原子炉であるスーパーフェニックスが永久停止。
EFR 、スーパーフェニックス型ナトリウム冷却炉の欧州プロジェクト。

日本

敦賀発電所研究炉「もんじゅ」
城陽
DFBRプロジェクトは FBR、その後 JSFR に置き換えられました
JSFR 1500 MWe 高速中性子炉プロジェクト

ドイツ

SNR 300、カルカー増殖炉は建設されましたが、開始されませんでした。

イタリア

ブラジモーネの PEC は建設中に放棄されました (1990 年)。

米国

見る：

EBR I、実験炉
EBRⅡ実験炉
一体型高速炉
SEFOR (南西実験高速酸化物炉)

カザフスタン

BN-350原子炉建屋

インド

FBTR は1985 年にカルパッカム町近くで始まりました。
FBTRと同じ敷地で2010年に開始予定のPFBR

イギリス

スコットランドの極北にあるドンリー施設には、高速中性子炉の試作炉が 2 基設置されています。

1959 年に分岐した直後のDFR (ドンリー高速炉)。電力 14 MWe のこの原子炉は、1977 年に運転を停止しました。液体ナトリウムとカリウムの合金によって冷却されました。
PFR (高速原型炉) は、約 20 年後の 1974 年に分岐し、1994 年まで運転されました。この原子炉は液体ナトリウムで冷却され、 MOX 燃料が燃料として使用されました。

Dounrey サイトは 2004 年以来 NDA に属しています。その解体は、英国原子力庁 (UKAEA) の管理下にあるDounreay Site Restauration Limitedによって行われます。その解体は、セラフィールド跡地に次いでNDAの第2優先事項の一部である。

この敷地には、1958 年に初めて分岐した DIDO 型原子炉であるDMTR (Dounreay Materials Test Reactor) もあります。その主な目的は、高束の中性子照射下での材料の挙動を試験することでした。彼は 1969 年に逮捕されました。

中国

CEFR (中国高速実験炉) のプロトタイプが建設中で、2009 年の運転開始が予定されている。