出力暴走が起こらず、高い安全性がある第4世代原子炉「高温ガス炉」を採用した華能石島原子力発電所が運転を始めた。冷却水を必要としないことから、内陸部にも建設ができ、中国の原子力政策の大きな転換点になると北京日報が報じた。
第4世代原子炉が稼働を始める
山東省栄成市、山東半島の南側に、第4世代原子力発電所「華能石島高温ガス炉原子力発電所」が運転を始めた。中国華能が、清華大学、中核集団ともに2012年から建設を進めていたもので、国家重要プロジェクトに位置付けられている。
現在世界で運用されている原子力発電所は、第2世代とその改良型である第3世代が主体になっている。より進んだ、特に安全が確保された原子力発電方式が第4世代として研究が進んでいるが、そのひとつである高温ガス炉を採用したのが、華能石島原発だ。世界初の第4世代原発となる。
メルトダウンを起こさない第4世代原子炉「高温ガス炉」
世界中で、化石燃料による発電からCO2を排出しない再生可能エネルギーによる発電への転換が進んでいるが、原子力発電もCO2を排出しないエネルギーのひとつになっている。しかし、最大のデメリットは、万が一事故を起こした場合の被害の大きさだ。そこで、第4世代ではメルトダウンが起こらない安全な原子炉が模索をされた。
出力暴走が起こらない核燃料
高温ガス炉の燃料は球状になっている。直径は約6cmで、中心に直径1mm程度の核燃料が1.2万個収められている。その周りを黒鉛が何層にも取り囲んでいる。この燃料素子は、出力暴走が起こらないのが特徴だ。
原子力発電の原理は、ウラン238などの放射線元素が、中性子の衝突を受けて核分裂をし、熱と中性子を放出するというものだ。中性子の数は指数関数的に増えていき、核分裂反応が連鎖して大量の熱を放出する。しかし、中性子の数が増えすぎると連鎖反応が止まらなくなり、出力暴走が起こり、最後には燃料そのものが熱により融解するメルトダウンに至る。そのため、中性子を吸収するホウ素などでつくられた制御棒を出し入れし、余分な中性子を吸収させることで、核分裂反応をコントロールする必要があった。
燃料自体にリミッター機能がある
高温ガス炉の燃料球では、ウラン238が一定の温度に達すると中性子を吸収する性質を利用している。つまり、臨界に達して核分裂の連鎖反応が始まるが、一定の温度に達すると今度は燃料そのものが中性子を吸収するため、自動的に核分裂反応が抑えられる。燃料自体にリミッター機能があるというのが高温ガス炉の最大の特徴だ。このため、出力暴走は原理的に起こらず、いわゆる原発事故が起きる可能性はきわめてゼロに近くなる。
また、冷却剤は水ではなく、ヘリウムガスを使う。ヘリウムガスは非常に安定した物質であるため、施設を腐食させるリスクがほとんどない。また、熱伝導性にも優れているので発電効率もよくなる。ヘリウムガスの温度は750度程度になり、これにより560度の過熱水蒸気を発生させ、タービンを回すことにより発電をする。
現在は20万kWの発電を行い、200万世帯分の電力を供給し、CO2の排出量を年間90万トン削減できるという。
水を必要としないため、内陸部にも建設できる
また、高温が得られることから発電以外の用途も期待できる。例えば、950度の温度が得られると、水をヨウ素、硫酸などと組み合わせて化学反応で、水素と酸素に分解することができ、水素製造への応用が考えられている。このプロセスは、CO2を排出しないため、水素を燃焼エネルギーとして自動車などに利用すると、すべてのライフサイクルでCO2を排出しないエネルギーが得られることになる。
また、この高温ガス炉は、従来の原発と異なり、冷却剤として水を必要としていない。そのため、大量の冷却用の海水が必要なくなるため、内陸部にも建設ができる。中国は国土の広さに比べて、海岸線が短い。内陸部を原発用地とすることができるようにもなることから、この第4世代高温ガス炉原発は広がっていくことになる。
