米国初の民間所有の新世代モジュール式マイクロリアクターが重要な運用を達成

米国の原子力エネルギー産業は、もう一つの重要な進展に直面している。民間企業によって開発され、非軽水炉技術を使用した初の新世代原子炉が、米国で40年以上ぶりに臨界運転を達成し、アイダホ国立研究所で「点火」という重要なマイルストーンを完了した。アンタレス核マーク-0と呼ばれるこの試験用マイクロリアクターは、西側の原子力エネルギー開発における新たな一歩を示すものである。また、この原子炉は、米国エネルギー省の「原子炉パイロットプログラム」の枠組みの下で臨界目標を達成した最初の新型原子炉の 1 つでもあります。

序文によると、Mark-0 マイクロリアクターは、2026 年 6 月 4 日にいわゆる「初期臨界」または「ゼロ出力燃料臨界」を達成しました。これは、原子炉が核連鎖反応を維持するのに十分な最小出力レベルに制御されていることを意味します。これは、火力発電や火力発電の出力を目的としたものではなく、原子炉の計算物理モデル、炉心形状、制御棒の性能、および初期中性子の挙動などの重要なパラメーターを検証するためのものです。大きな熱出力とアクティブな冷却フローが必要です。業界関係者はこのステップを「初めて車のエンジンがスムーズに点火する」ことに例えている。威力は高くないが、その後の総合作戦にとって根本的な意味を持つ。

この開発は、2026年7月4日までに少なくとも3つの先進的な原子炉設計の臨界運転を実証するという原子炉パイロットプログラムにおけるDOEの目標を直接反映している。2025年に開始されるこのプロジェクトは、長年停滞していた米国の原子力産業を「巻き戻す」ことを目的としている。 1970年代以降、世論の変化、政治的圧力、極度の安全性の追求により、米国における原子力発電承認の規制プロセスはますます複雑になり、費用がかかるようになり、商業プロジェクトには手が届かなくなり、その結果、新規プロジェクトはほぼ停止されることになった。この原子炉パイロットプロジェクトは、エネルギー省の独立した安全認可および連邦研究所キャンパスでの監督プロセスを利用して初期技術のプロトタイプを検証することで、従来のNRC（原子力規制委員会）商業認可経路の初期負担の一部を回避し、多くの新世代原子炉タイプの実用化を加速する。

このプロジェクトの候補のうち、アンタレスが開発したR1炉とそのゼロ出力フロントエンド試験炉Mark-0は、設計発電範囲が100キロワットから1メガワットの高温固体マイクロ炉として位置付けられている。そのモジュラー設計のアイデアは、リアクトルモジュールが標準化されて工場で製造され、設置および運転のために全体として発電所に輸送されるというものです。複数のモジュールを積み重ねることにより、必要に応じて電源容量を拡張できます。このようなマイクロリアクターは、遠隔施設、軍事基地、および非常に高度なエネルギー安全保障と継続性を必要とするシナリオを対象としています。

燃料技術の面では、アンタレスは高濃度低濃縮ウラン (HALEU) と TRISO (三重同軸等方性) 燃料粒子の組み合わせを使用します。 1粒の大きさは「とうもろこし」くらいです。内部はウラン 235 がオキシ炭化ウランの形で 19.75% 濃縮されています。外側はカーボンとセラミックの複数の層でコーティングされ、円筒形の燃料練炭にプレスされ、炉心ブロックに装填されます。この燃料構造は、高温で被覆管の完全性を維持する能力を自然に備えており、炉心の自己安定性と炉心溶融耐性を向上させます。

報告書は、この構成が原子炉の「固有の自己制御」の達成に役立ち、極度の高温条件下でのメルトダウンのリスクを大幅に軽減すると指摘した。さらに、この設計により、「ホッパー」に似たコア構造が燃料ペレットまたは燃料ブロックを上部から継続的に放出し、燃焼した燃料を下部から排出できるため、燃料補給プロセスが比較的シンプルかつ連続的になります。

アンタレス原子炉のもう 1 つの技術的なハイライトは、その冷却システムです。反応器は液体ナトリウムヒートパイプを使用して冷却されます。液体ナトリウムで満たされた一連の閉じたスチール製ヒートパイプであり、ポンプや機械的な可動部品は必要ありません。炉心が発熱すると、ヒートパイプ内のナトリウムが蒸発して熱交換器まで上方に輸送されます。そこで凝縮して熱が放出された後、内壁の毛細管構造を通じてコア領域に「吸い戻され」、受動的循環が形成されます。同社が開示した情報によると、外部電力が完全に遮断された場合でも、この受動的ヒートパイプ冷却システムは炉心の廃熱を奪い続けることができ、電力損失状況における安全性のための追加の冗長性を提供する。

同時に、アンタレスは最初から米陸空軍の配備ニーズを満たすように設計されているため、堅牢性、機動配備能力、運用および保守要件の点で厳格な軍事基準を満たしています。現在、この原子炉は軍事施設に信頼性の高いエネルギー安全保障を提供するために、2028年頃にテキサス州のサンアントニオ統合基地に配備されることが決定されている。

米国のクリス・ライト・エネルギー長官は声明で、「今日の成果は、米国の原子力エネルギーの歴史において重要な瞬間である。アンタレスは、40年以上ぶりに民間部門が開発した非軽水技術の米国の原子炉を臨界に至らしめることで、米国のイノベーションの可能性が解き放たれたときに何ができるかを示した」と述べた。同氏はまた、米国民が今後何世代にもわたって手頃な価格で信頼性が高く安全なエネルギー供給を確保できるよう、トランプ政権が米国の原子力産業の「再生」を支援し続けると強調した。

アイダホ国立研究所におけるMark-0の重要な成功は、米国による小型モジュール型原子炉と新世代の先進型原子炉の商業化推進における重要なシグナルとみなされている。また、その後の R1 商用ユニットやさらに民間の先進的な原子力技術のスケールアップ検証のための現実的な例も提供します。