12月6日、完全に独立した知的財産権を有する我が国の主要な国家科学技術プロジェクトと世界初の第4世代原子力発電所が山東省栄城市で正式に商業運転を開始し、我が国が第4世代原子力発電技術の研究開発と応用において世界をリードするレベルに達したことを示した。高温ガス冷却炉技術は、最新世代の原子力技術です。
高温ガス炉とは何ですか?
高温ガス炉には「高温」と「ガス冷却」という２つのキーワードが含まれています。 「高温」とは、炉心にグラファイトなどの耐高温材料が使用されていることを意味し、これにより炉心出口温度が他のタイプの原子炉では到達しにくい高さに達することが可能になります。効率よく発電できるだけでなく、高温を利用して原子力エネルギーを総合的に利用し、一石で複数の目標を達成することができます。 「ガス冷却」とは、従来の加圧水型原子炉原子力発電所の「水冷」方式ではなく、炉心の冷却と熱伝達に不活性ガスのヘリウムを原子炉が使用することを意味します。ヘリウムは高温になると炉内で他の物質と反応しにくいため、「高温ガス炉」と呼ばれます。
高温ガス炉：「本質的に」安全な原子炉
安全は原子力開発の生命線です。第 4 世代の原子力技術の先進型原子炉である高温ガス冷却原子炉は、「自然な」本質的な安全性を備えています。そのような安全性はどこから来るのでしょうか？
高温ガス炉は「耐メルトダウン炉」と呼ばれ、その安全性は設計原理段階から実現される固有安全である。
本質的な安全性 = 漏れなし、制御不能なし、メルトダウンなし
清華大学原子力新エネルギー技術研究所所長、張作儀氏: 本質的に安全な原子炉は、定義上、いかなる事故や自然災害の状況下でも人間の介入や外部の力に依存しません。原子炉は自然の法則に従って自然に冷却され、炉心は溶けません。
固有安全魔法武器その１：高温耐性の四重の「鎧」
目の前にあるこぶし大の黒い球は、高温ガス炉の燃料球です。
華能石道湾高温ガス炉実証プロジェクトのデバッガー、王瑞氏: 最外層は黒鉛で、内部には約12,000個の燃料粒子があります。各燃料粒子には、核分裂反応を起こしてエネルギーを放出するために使用される核燃料が含まれています。他の燃料とは異なり、ここでの核燃料は4層の高温耐性セラミック「装甲」で包まれており、放射性物質の漏洩を効果的に防ぐことができる。
固有の安全魔法兵器その２：「積み木」でできた原子力発電所
高温ガス炉実証プロジェクトはモジュール設計を採用しており、2基のモジュール式原子炉で構成されています。各モジュールは独立して運転できる小型原子炉であり、いつでも継続的に核燃料を装填したり取り出したりすることができます。
高温ガス炉デバッグの「無人地帯」に突入
高温ガス冷却炉技術に関しては、国際的に多くの研究と設計作業が実施されてきたが、商用発電所の建設に成功したことはない。高温ガス炉実証プロジェクトは2020年7月にデバッグ段階に入り、本日正式に稼働を開始しました。装置のデバッグと運用における多くのハードルを乗り越え、世界の原子力技術の「無人地帯」に参入した。
原子力発電所のデバッグ作業は、ユニットにとっては「地雷除去」に相当します。初号機が2,200基を超える高温ガス炉実証事業は、後追いの経験がなく非常に困難です。士道湾原子力発電所には、世界最大かつ最も重い原子力圧力容器が設置されています。原子炉の炉心とヘリウムを包むために使用される大きな金属製のタンクです。ヘリウムの分子は小さく漏れやすいため、デバッグの最初のタスクは圧力容器の密閉を確認することです。
華能石道湾高温ガス冷却炉実証プロジェクトのデバッガー、王瑞氏: これは、潜在的なリスクが高い、まれな大容量高圧試験であると言えます。圧力容器上の漏洩の可能性がある 100 以上のリスクポイントを監視し、同時に機器の損傷を避けるために温度を制御する必要があります。
約 30 か月にわたるデバッグ作業を経て、技術担当者は 700 件を超えるデバッグ試験を完了し、高温ガス冷却炉に特有のデバッグと運転のための 6 つの主要なコア技術を開発し、高温ガス冷却炉の固有の安全性と連続運転能力の検証に成功し、ユニットの安全で安定した運転を達成しました。