BN-800

BN-800：ナトリウム冷却高速増殖炉の概要

BN-800は、ソビエト連邦及びロシアで開発された高速増殖炉で、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けられています。この炉は880MWの電力量を発生させる能力があり、ロシア国内での高速増殖炉の商用化に向けた重要な実証炉です。その発電運転を2015年12月10日から開始し、初めは出力235MWに調整。その後、2016年11月1日からは商業運転に移行しました。

設計と構造

BN-800はプール型の原子炉で、炉心や冷却装置、中間熱交換器などが液体ナトリウムで満たされた大きなプールの中に収められています。設計は1983年より実験機械製造設計局（OKBM）によって進められ、1987年のチェルノブイリ原発事故を受けて再検討されました。1993年には新しい安全ガイドラインを基にさらなる見直しが行われ、これにより電気出力は初期計画よりも10%増加しました。

この炉はBN-600と機械的特性やサイズが非常に似通っていますが、使用される燃料には顕著な違いが見られます。BN-600は中濃縮ウラン燃料を用いていたのに対し、BN-800ではウラン-プルトニウムのMOX燃料が使用されています。このMOX燃料は、核兵器から解体されたプルトニウムを処理することを目的としています。

冷却システム

BN-800には三系統の冷却ループが設けられています。一次系と二次系の両方でナトリウムが循環し、蒸気発生器は三次系に位置しています。炉心で生成された熱はこれらの冷却ループを通じて移動し、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経て中間熱交換器に送られます。そこで熱を受け取った二次系ナトリウムは、二次系ナトリウムポンプによって蒸気発生器に運ばれ、発生した蒸気がタービンを回して電力を生成します。

設計の改善

BN-800はBN-600の改良版であり、以下のような設計改善が施されています。

MOX燃料への適応

BN-800では、バックグラウンド放射線が強いMOX燃料を安全に扱うため、手動での燃料交換を不要にする設計が取り入れられました。

安全性の強化

• - 事故時除熱系の追加: 空気冷却器が二次系に新たに設置され、事故時の除熱が強化されました。
• - 受動的事故時停止系の導入: 水圧によって制御棒を挿入するシステムが追加され、万が一の事故時における安全性が向上しました。
• - コアキャッチャーの設置: 炉心溶融事故が発生した際の被害を最小限にするため、原子炉支持室の下にコアキャッチャーが配置されています。

信頼性の向上

蒸気再熱モジュールを取り除き、構成の簡素化が図られ、より高い信頼性を実現しています。さらに、タービン発電機も小型のものを複数使用するのではなく、大型のもの一台にまとめられることで経済性が良化されています。

技術的な目標

BN-800は以下の目標を掲げています。

• - MOX燃料の取り扱いや維持管理技術の確立
• - 閉じた核燃料サイクルの重要なコンポーネントの実証
• - 先進的な技術解決策を用いた実環境での性能検証
• - 使用済み核燃料中の長寿命同位体の核変換技術の実証

特に、2023年にはアメリシウム241とネプツニウム237を含むMOX燃料集合体が製造され、2024年には試験運用が計画されています。

輸出の計画

中国では、BN-800を基にした商用高速炉を建設する計画が持たれています。2009年にはロシアがその設計情報を中国に提供する契約を結びましたが、具体的な進展は確認されていません。

このように、BN-800は未来のエネルギー技術における重要なステップとなるでしょう。

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