BN-600

BN-600: ロシアのナトリウム冷却高速増殖炉

BN-600は、ロシアで開発された高速増殖炉であり、ナトリウム冷却方式を採用しています。この炉は、スヴェルドロフスク州ザレーチヌイにあるベロヤルスク原子力発電所に設置されています。BN-600は、総出力600MWを誇り、その内560MWをウラル地方中部の電力網に供給しています。この炉は既存のBN-350の技術を拡張し、1980年から運転を開始しました。さらに、2014年にはその後継機であるBN-800が運転を開始しています。

BN-600の特筆すべき点は、プール型原子炉の設計です。この設計では、原子炉本体や冷却材ポンプ、中間熱交換器、さらには関連する配管がすべて液体ナトリウムで満たされた大きなプール内に収められています。原子炉はコンクリート製の建屋に収められ、フィルターやガス密封設備を備え、安全性を高めています。

しかし、BN-600はこれまでにいくつかの停止を経験しています。主な原因は蒸気発生器の細管が破損した場合のナトリウム/水火災や、補助配管や二次冷却材ポンプからのナトリウム漏れによる火災などです。これらの事故は、国際原子力事象評価尺度では最低レベルに位置付けられており、修理後はすぐに運転を再開しています。特に1997年には27件ものナトリウム漏れが発生し、うち14件では空気との反応による出火が見られました。

BN-600の蒸気発生器は8つのセクションに分かれ、それぞれのセクションがさらに3つのモジュールに分かれています。この設計は、原子炉を停止することなく修理やメンテナンスを行うことを可能にします。また、国際原子力機関（IAEA）によると、BN-600は2013年に74.6%の累積稼働率を達成しています。

炉心の特性について見ると、BN-600の炉心は高さが1.03m、直径が2.05mです。燃料集合体は127本の燃料棒を束ねた形状で、369体が炉心に収められています。燃焼度の向上を目指し、燃料集合体は濃縮度17%、21%、26%の3つのゾーンに分けて配置されています。一般的なロシアの核燃料は濃縮度が3～4%であるため、BN-600の燃料配置は特異なものと言えます。

制御系は27本の反応度制御棒から成り、そのうちの19本が粗調整用、2本が自動制御用、6本が自動緊急停止用に分類されています。また、燃料交換装置を用いれば、運転中でも燃料交換や出力調整が遠隔操作で可能です。

BN-600には3つの冷却系統が設けられており、一次系と二次系ではナトリウムを使用しています。蒸気発生器はこの三次系に位置し、ナトリウムは通常の運転時には最大550℃に加熱され、その熱をデリバリーします。炉心を冷却したナトリウムは一次系ナトリウムポンプを介して中間熱交換器に送られ、二次系ナトリウムはさらに蒸気発生器に送られます。ここで生成された蒸気は、蒸気タービンを回して発電機を動かします。

BN-600は、2012年まで増殖炉として機能していましたが、実際には濃縮ウラン燃料を使用して運転していたため、増殖比は1.02～1.03程度に留まっていました。その後は、兵器級プルトニウムの焼却処理を行う施設へと運用が移行しました。

ベロヤルスク原子力発電所で運用されるBN-600は、国際的な注目を集めています。特に日本は、BN-600の技術資料を入手するために巨額な資金を費やしたと言われています。現在、BN-600は国際共同研究の対象でもあり、ロシア、フランス、日本、イギリスの参加があるプロジェクトとなっています。

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