進行波炉

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進行波炉(しんこうはろ、Traveling Wave Reactors: TWR)は、原子炉の一方式である。第4世代原子炉の一つとされる。

概略[編集]

現在広く使われている加圧水型原子炉(PWR)や沸騰水型原子炉(BWR)では、燃料に濃縮ウランを用いているが、進行波炉は、ウラン濃縮過程で多く発生する廃棄物である劣化ウランを用いることができる。増殖炉(en:Breeder reactor)の一種である。

燃料である劣化ウランに点火された後、その反応の波が、60年以上かけてゆっくりと進行する炉であることから、進行波炉と呼ばれている。

最初の理論は1958年ソ連のSavelii Moiseevich Feinbergが提唱し、1996年には「水爆の父」エドワード・テラーが論文を発表していたが、実用化に向けた研究は進まなかった。日本でも、東京工業大学原子炉工学研究所の関本博教授が、非常によく似た概念である「CANDLE」と呼ばれる燃焼方式を研究している[1]以外にはほとんど知られていなかった。しかし、2010年3月に、マイクロソフト創業者のビル・ゲイツが出資するテラパワー社と東芝が共同で技術協力に向けた検討を始めたというニュース[2]以降、日本でも知られるようになった。

炉の燃焼方法[編集]

燃焼原理は、ウラン238(劣化ウラン)に1個の中性子を衝突させると、ある割合でウラン239(核分裂性ウラン)が生成され、それがβ崩壊してネプツニウム239に変化して、さらにβ崩壊してプルトニウム239(核分裂性プルトニウム)となる。( β崩壊によって飛び出した中性子は次のウラン238に衝突して連鎖反応が進行する。) その過程で生成される熱エネルギーを利用するというもの。 

\mathrm{^{238}_{\ 92}U + \,^{1}_{0}n \;\rightarrow\; ^{239}_{\ 92}U \;\rightarrow\; ^{239}_{\ 93}Np + \beta \;\rightarrow\; ^{239}_{\ 94}Pu + \beta}

テラパワー社の資料[3][4][5]に拠れば、冷却材金属ナトリウムを使用するプール型の炉である。

核燃料としては劣化ウランが用いられる。劣化ウランは、核分裂性のウラン235の含有率が0.2%程度であり、大部分が非核分裂性のウラン238であるため、通常核燃料には使用されない。

着火時には濃縮ウランを使用する。一旦着火された後の通常発電状態、すなわち、定常状態においては、中性子がウラン238に衝突することで核分裂性のプルトニウム239を生み出す。プルトニウムは核分裂し、エネルギーと中性子を生み出す。なお、濃縮ウランは着火時のみ必要とされる。

燃焼済み領域が増大し、新燃料領域が減少することにより、燃焼領域が徐々に移動(進行)することから、「進行波炉」という名前が付けられている。

関連項目[編集]

注釈[編集]

  1. ^ H. Sekimoto, K. Ryu, and Y. Yoshimura, “CANDLE: The New Burnup Strategy”, Nuclear Science and Engineering, 139, 1–12 (2001)
  2. ^ ゲイツ氏と東芝、原発開発でタッグ? 米企業が協力要請(asahi.com)[リンク切れ]
  3. ^ R. Michal and E. M. Blake, “John Gilleland: On the traveling-wave reactor”, Nuclear News, p. 30–32, September (2009).
  4. ^ Wald, M. (2009-March/April). 10 Emerging Technologies of 2009: Traveling-Wave Reactor. MIT Technology Review. 
  5. ^ Gilleland, John (2009-04-20). “TerraPower, LLC Nuclear Initiative”. University of California at Berkeley, Spring Colloquium. http://www.nuc.berkeley.edu/node/1077 2009年10月閲覧。 

外部リンク[編集]