中国、炉心を溶かすことのない本質安全型原子炉を建設

中国の大規模原子力発電所は、たとえ外部エネルギーが完全に失われた場合でも、炉心溶融に対して完全に安全であることを世界で初めて証明した。この設計は世界中の既存の原子炉に適合させることはできないが、将来の原子炉のモデルとなる可能性がある。

現代の原子力発電所はすべて、動力付きの冷却機構を利用して過剰な熱を原子炉から逃がすか、緊急時には人間の介入によって発電所を停止させます。水や液体二酸化炭素がよく使われます…
冷媒と同様ですが、これらのシステムは通常、動作するために外部電源に依存します。最良のものには、停電時に介入するパッシブシステムが搭載されています。

これらのシステムが故障すると、原子炉が高温になりすぎて爆発や過熱を引き起こし、過剰な熱によりプラントがメルトダウンする可能性があります。これは、2011 年に日本の福島で発生した原発事故の要因の 1 つであり、標準電力システムと非常用電力システムの喪失によりメルトダウンが発生しましたが、1970 年代のスリーマイルズ島でも同様でした。

ペブルベッド原子炉 ( PBR ) と呼ばれる比較的新しいタイプの原子炉には、受動的に安全であるという利点があります。つまり、冷却システムの電源が故障した場合、原子炉は自動的に停止します。他の多くの原子炉のように高エネルギー密度の燃料棒を使用する代わりに、PBR は、黒鉛で囲まれた少量のウランを含む、低エネルギー密度の「小石」を燃料として多数使用します。これは核反応を遅らせ、高温に耐えるのに役立ちます。

PBR炉（米国原子力協会より）

エネルギー密度が低いということは、過剰な熱が小石全体に分散されるため、伝導や対流などの自然冷却プロセスを利用して熱を除去しやすくなることを意味すると、中国の清華大学のZhe Dong氏は説明する。

小型の実用的な試作機はドイツと中国で建設されているが、大規模な PBR 原子炉はまだ動作し、受動的に安全であることが証明されていない。 Dong氏らは、このシステムが山東省に建設された実物大の原子力発電所、高温ガス冷却炉ペブルベッドモジュール（HTR-PM）で動作することを実証した。

「これまで、HTR-PM を除くすべての商用炉には緊急炉心冷却システムが装備されていました」と Dong 氏は説明します。「しかし、本質安全のため、HTR-PMプラントには緊急炉心冷却システムがありません。」

2023年12月に商業運転を開始したこのプラントをテストするために、Dong氏と彼のチームは、HTR-PMプラントがフルパワーで稼働している間に両方のモジュールを停止し、システムのさまざまな部分の温度低下を測定および監視しました。彼らは、電源を切ってから 35 時間以内にシステムが自然に冷却され、安定した温度に達することを発見しました。

元国際原子力機関（IAEA）のマムドゥ・エル・シャナワニー氏は、冷却装置を取り外して、機能している発電所を完全にテストできることは稀だと説明する。非常冷却システムは複雑な技術を必要としないため、安全性が非常に高いです。

他の国もこの技術を将来の原子炉に適用したいと考えているかもしれないが、その前に圧力や高分解能の測定値など、冷却中のプラントのより詳細な測定が必要になるだろうとエルシャナワニー氏は言う。

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