改良型重水炉

改良型重水炉(AHWR): インドのトリウム燃料サイクルを支える次世代原子炉

インドで開発が進められている改良型重水炉(Advanced Heavy Water Reactor, AHWR)は、次世代原子炉として注目を集める革新的な技術です。その最大の特徴は、ウランではなくトリウムを燃料として利用する点にあります。これは、インド政府が推進する3段階核燃料サイクル計画の最終段階を担う重要な役割をAHWRが担うことを意味します。本稿では、AHWRの設計、安全面における革新性、そしてインドにおける核燃料サイクル計画における位置づけについて詳細に解説します。

インドにおけるエネルギー安全保障とトリウム資源

インドは、ウランに比べて地殻における存在量が多く、資源枯渇の懸念が少ないトリウム資源を豊富に保有しています。このトリウム資源の有効活用が、インドのエネルギー安全保障戦略において極めて重要です。AHWRの開発は、この豊富なトリウム資源を最大限に活用し、持続可能なエネルギー供給体制を構築するための国家的な取り組みの一環と言えるでしょう。

AHWRの設計と特徴

AHWRは、重水減速型、垂直圧力管型沸騰軽水冷却炉という設計を採用しています。これは、加圧重水炉(PHWR)と類似した設計ですが、圧力管とカランドリア管が垂直に配置されている点が異なります。炉心は、3.5mの高さで、各辺225mmの正方格子が513個配列されています。燃料は、これらの格子のうち452個に装荷され、残りの格子には制御棒が配置されています。

AHWRの特筆すべき点は、その高い安全性です。自然循環冷却、重力駆動冷却プール(GDWP)など、様々な受動安全機能を備えています。GDWPは、原子炉上部に設置された巨大なタンクで、事故発生時においても炉心の冷却を継続的に行うことができます。これらの受動安全機能は、外部電源や人的介入に頼ることなく、安全性を確保することを可能にしています。また、AHWRは負のボイド係数を有し、炉心の熱的安定性を高めています。

トリウム燃料サイクルと3段階計画

AHWRは、トリウム燃料サイクルの確立を目指しています。インド政府が計画する3段階核燃料サイクルにおいて、AHWRは最終段階を担います。

第1段階: ウラン燃料を用いた重水炉による発電とプルトニウム生産
第2段階: プルトニウムを用いた高速増殖炉による発電とプルトニウム増殖、トリウム燃料ブランケットを用いたウラン233生産
* 第3段階: ウラン233を用いた増殖炉(AHWRなど)による発電とウラン233生産、トリウム燃料サイクルの確立

AHWRは、使用済み燃料から回収したトリウムを再利用し、プルトニウムは高速増殖炉で利用するという閉じた燃料サイクルを実現します。

AHWRの安全性

AHWRは、チェルノブイリや福島第一原発事故を教訓に、高い安全性を確保する設計となっています。深層防護の概念に基づき、複数レベルの安全対策を備えています。具体的には、炉心冷却、複数のシャットダウン機構、フェイルセーフ機構などが挙げられます。これらの対策により、事故発生時の放射性物質の放出を最小限に抑えることが期待されています。また、反応度係数を負にすることで、炉心の熱的安定性を向上させています。

今後の展望

インド政府は、AHWRの建設を進めており、トリウム燃料サイクルの実用化に向けて取り組みを続けています。AHWRの成功は、インドのエネルギー安全保障のみならず、世界の持続可能なエネルギー開発に大きな貢献をするものと期待されています。今後の技術開発と実用化の進展に注目が集まっています。

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