AP1000

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AP1000とはアメリカが開発した原子炉の一形式である。ウェスティングハウス・エレクトリックから販売されている[1]2ループ構成の加圧水型原子炉である。これは、アメリカ合衆国原子力規制委員会(NRC)から最終設計認可(FDA)を受領した初めての第3世代+原子炉の設計である[2]。元になったAP600英語版からの発展的な改良である本形式は、設置にほとんど同じ面積を必要としながら、より高出力なモデルとなった[2]

開発の歴史[編集]

原型炉AP600の設計[編集]

AP1000の前身であるAP600はウェスティングハウス社で1985年に開発が開始された。AP600は第三世代原子炉コンセプトである受動的安全性英語版を全面的に採用した特色ある設計をしている。受動的安全性とは、事故時に、外部からの力で動くポンプを出来るだけ使わずに、上屋にあらかじめ溜めておいた水の重力などの単純な物理作用だけで原子炉を安全な状態にもっていく特性を言う。これと比較して従来型の原子炉では、事故発生時には、外部交流電源で動くモーター動力のポンプや運転員の操作で起動する強制冷却システムなどの、主に外からくわえられる操作によって原子炉を安全な状態にもっていくようにできていた。AP600開発プロジェクトは、この原子炉に起こる恐れがある炉心損傷事故の発生頻度英語版(CDF)の目標値を、2012年現在NRCが要求している値の1000分の一近くに設定した。 この原子炉は電気出力600MWe(60万キロワット)という比較的小さな出力を出せるよう設計されていた。このため、建設費がかさんでしまい経済性に劣るという欠点を抱えていた。そこで、ウェスティングハウス社は改設計をし、出力を1,000MWe(100万キロワット)まで引き上げた。これがAP1000である。その後、東芝の子会社となったウェスティングハウス・エレクトリック・カンパニーは、主に安全性を上げるようAP1000の改設計を続け、今日に至っている。

出力を増大しAP1000へ[編集]

2005年12月、NRCはAP1000に対して最終設計証明(final design certification)を認可した[1]。これは、将来の施工者が、建設前に、建設・運転複合許認可を受けられることを意味した。しかし、その認可は発電プラントが設計した通りに建設されていれば有効になり、一基一基それぞれのAP1000型原子炉は実質的には全く同一のものであるべしという条件付きのものだった。

2007年春、中国国家核海外ウラン資源開発公司英語版は、4基の原子炉建設にウェスティングハウス/ショー・グループを選定した。推定8,000,000,000米ドル(US$8 billion)の資金が動いたとみられている[要出典]

2010年、NRCはAP1000炉の初期設計における原子炉建屋の耐久性に疑問をもった。もし、仮に、AP1000炉のオリジナルな原子炉格納容器が、地震ハリケーン航空機が衝突するなどといった、過酷な外部事象に直面したらそれに耐えられるのかという心配が有ったのである。これらの懸念に応えるかたちで、ウェスティングハウスは改良設計バージョンを用意した[3]。AP1000の格納容器の設計に関しても、あるアメリカの原子力コンサルタントエンジニアが設計基準事故英語版(最大想定事故)において、放射性物質を放出する恐れがあるとする批判を行った。しかし、ウェスティングハウスはその主張を否定した[4]。2011年9月、NRCは改良のために修正されたAP1000型炉における、多岐にわたる設計申請の再評価(design certification review)を終わらせた[5]。2011年12月、NRCは、当設計を使用したアメリカで一番目のプラントの着工を承認した[6]。2012年2月9日、NRCは2基の新原子炉の着工を許可した[7]

仕様[編集]

AP1000は2ループの加圧水型原子炉である。電気出力1154メガワットを予定している[1][8]。 この原子炉の建設にかかる経費は、他の第三世代原子炉に比較して、やや低くおさえられるよう設計されている。そのようにできた理由のひとつには、現在までに開発されてきた技術が使われているからである。他の第三世代炉と同じく、AP1000も、配管、電線弁機構といった機器類の必要数を抑えるように設計されている。標準化とタイプ・ライセンシングも建設に掛かる時間と経費を減らすのに役立つはずである。なぜならば、従来型のウェスティングハウス第二世代PWRと比較して単純化されたデザインのため、AP1000は、以下に示す通り、建設に必要な物資を少なくできるという特徴があるからである。[9]

  • 安全系の弁の総数を50パーセント削減
  • ポンプの総数を35パーセント削減
  • 安全系の配管を80パーセント削減
  • 信号・制御用ケーブルを85削減
  • 耐震構造の建屋の体積を45パーセント削減

AP1000のデザインは陸上での使用において、現行のPWRよりも相当に小型であり、コンクリートと鉄筋で強化したために、従来型の5分の一に鉄筋コンクリート使用量を抑えている。[9]

確率論的リスクアセスメント英語版が、プラントの設計に用いられた。これはリスクを最小化でき、かつ、プラントの全体にわたる安全性を計算する事が出来る。NRCによると、プラントは最新の研究であるw:NUREG-1150に書いてあるよりも桁違いに安全になるだろうとされている。AP1000は炉心損傷頻度が、最大で 2.41 × 10−7 /プラント1基/1年になるように作ってある。[10]

AP1000炉で生成された使用済み燃料棒は半永久的に発電所立地内の使用済み燃料プールに貯蔵しておくことが出来る。[11]使用済み燃料プールに長期間置かれて、発生する崩壊熱が充分に小さくなれば、使用済み燃料棒は地下のドライ・キャスク貯蔵施設に最終処分することもできるかもしれない。もちろん、アメリカにある現在稼働中の原子炉でなされている決まりと同じものを守りさえすればの話だが。[9]

一般的なこのタイプの動力炉は、熱を生み出す主要な核分裂反応が停止してからずっと後になっても、放射性崩壊生成物により発熱し続ける。それゆえ、原子炉が炉心溶融するのを避けるため、この熱を取り去ってやるのが必須になる。AP1000において、ウェスティングハウスの受動的炉心冷却システムは、高圧ガスなどであらかじめ蓄えておいた圧力を瞬時に開放することで動作する弁と、直流で動作する弁を組み合わせた物を使っている。事故発生時には、直後から30分以内に動作させねばならないものがあり、これらの弁は事故が起きてすぐ対応させるために用意されている。これらは原子炉運転員が何も対応をしなかったときにも自動的に動作するよう設計されている。[12] 静的安全系を作動させるために必要な電気系統は、外部交流電源や所内非常用ディーゼル発電機に頼らないよう設計されており、また、弁は動力に油圧空気圧を使用しないよう設計がなされている。[1][13]

AP1000炉の設計は、72時間以内に、モーターなどの動力に頼ることなく、静的に熱を除去することを目指している。その後で、備え付けられている重力ドレイン水タンクは冷却が必要とされている間は水で満杯になっている必要がある。[要出典]

日付 出来事
2006年1月27日 米原子力規制委員会(NRC)は最終的な設計承認規約(design certification rule (DCR))を発行した。
2006年3月10日 NRCはウェスティングハウス(WH社)の設計第15版に改訂版の最終設計認可(FDA)を与えた。
2007年5月26日 WH社は第16版DCRに修正を適用した。
2008年9月22日 WH社は炉の応用例を更新した。
2008年10月14日 WH社はデザインの17番目の改良のための修正セットを提供した。
2010年12月1日 WH社は改18版を提出した。
2011年6月13日 WH社は改19版を提出した。
2011年12月30日 NRCは最終の設計承認をだした。

AP1000設計の第15版は、格納容器の構造が少し違っている。安全評価報告書[14]および設計承認規則(Design Certification Rule, DCR)[15]を受けた後で、NRCからの許可を得てから設計変更をしたようだ。 改良設計・第17版、第18版、第19版も承認された[16]

安全への懸念[編集]

2010年4月、アーニー・ガンダーセンはあるレポートを提出した。その内容は、格納容器を構成する鋼鉄層の内張りを貫通するという結果になり得るということに関する危険について研究したものだった。彼は、ある反核活動家からの委任を受けた原子力技術者である。ガンダーセンはAP1000の設計において、鉄製内層とコンクリートが分離し、もし鉄が腐食して穴が抜けてしまったら、「そのあとには何も受け皿が無い。」と述べる[17]。もし原子炉建屋のドーム屋根に穴があいて内部の放射線管理区域と空気の流通が出来てしまったら、この原子炉デザインでは放射性の内容物が噴き出してしまうだろう。そして、原子炉は「公衆にNRCが定めた限度の10倍もの強さで何十もの放射能をまき散らしうる。」と、ガンダーセンは言う。ウェスティングハウスの広報担当であるボーン・ギルバートはガンダーセンの分析を否定する。「AP1000の鉄製格納容器は、現行型に使われている内張りの3.5から5倍分厚いんだ。そして、腐食は定期点検中にたやすく見つかるだろう。だから穴があいてしまうなんて、そんなことはあり得ない。」[17]

憂慮する科学者同盟英語版』 (The Union of Concerned Scientists)の前スタッフ科学者であるエドウィン・ライマン(Edwin Lyman)は、諸々の経費節減が必ずできる原子炉デザインを、AP1000と、ESBWRの二つに絞りこんだ。ESBWRとは、別の第三世代+型の設計である。ライマンはAP1000を取り囲むコンクリート製遮蔽建物と鉄製格納容器の強度について心配していた。「AP1000の格納容器は充分な余裕を持っていないよ。」ライマンはこのように述べた。[18] ジョン・マーから、AP1000に対して最大の損傷を与える可能性のある評論が出された。ジョン・マーはNRCで構造工学を専門に研究していた。[18]

2009年、NRCは9月11日に起こったアメリカ同時多発テロに関連する安全規格の変更を行った。それは、全ての原子炉は飛行機が直撃してきても耐えられるように設計がなされるべきであるという内容のものだった。新たな要求に合わせるため、ウェスティングハウスは鉄板を仕込んだコンクリート製の壁をAP1000の原子炉建屋にかぶせた。1974年に結成されてからNRCの委員を務めているジョン・マーは、NRCが設計承認を許諾した後で、初めて自身のキャリアとは”一致していない”異議を唱えた。そのなかで、彼はこのように語る。「鉄製の表層を構成するいくつかの部品は、飛行機の衝突から発生する衝突エネルギーや嵐が巻き上げた破片が壁をぼろぼろに粉砕する程に脆いものなんだ。」ウェスティングハウスが雇った工学の専門家チームは、この意見に異議を申し立てた…。[18]

原子炉の建設地[編集]

中華人民共和国[編集]

AP1000原子炉の訓練を受講する中国人。中国にある炉は建設されれば世界初のAP1000炉となる。[9] 最初の4基分は中国国内に建設された。
  • 浙江省にある三門原発は6基の原子炉を採用する見込みである。最初の2基は 2008;年2月に着工した。運転開始は2013年から2015年頃を目指している。
  • 山東省にある海陽原発も6基を計画している。最初の2基の建設は 2008;年7月に始まった。運転開始は2014年から2015年を予定している。

最初の4基のAP1000原子炉は設計された中で初期のリビジョンになる。初期版には、飛行機衝突に対して改良した保護機能を提供する、増強型格納容器が備えられていないという大きな違いが有る。[19]

中国は、政府の計画として、内陸部の原子力発電所開発プロジェクトにAP1000を適用した。中華人民共和国国家発展改革委員会(The National Development and Reform Commission :NDRC)はいくつかの原子力開発計画を提示していた。2012年現在、中国核工業集団によると、湖北省咸寧原子力発電所(Dafan plant)、湖南省の桃花江原子力発電所(Taohuajiang)、江西省の彭沢原子力発電所(Pengze)で、AP1000を採用し、建設を予定している。NDRCは他に安徽省吉林省甘粛省でのプロジェクトへの研究も行っていた。[20] ウェスティングハウス社CEOのアリス・カンドリス(Aris Candris)によると、中国は、2020年までに、現状建設中にあるか稼働中の形で100基の原子炉を保有したいと考えているようだ。[21] しかしながら、ジ・オーストラリアン新聞2011年の報告によると、AP1000原子炉は世界中のどこを探しても未だに操業しているものは無く、本型はまだ証明されていない技術である。ポール・ガーヴェイはこう述べている。「中国にとって、大規模に建設しフル操業下におく前の段階として、1基か2基の新型原子炉を建設し試験するのは賢いことである。」[22]

2008年から2009年にかけて、ウェスティングハウス社は、中国国家核電技術公司(国家核电、SNPTC)や他の大学と連携してAP1000を高出力化するための研究を共同して行うという協定を結んだ。この共同研究の結果により、ほぼ確実に電気出力1400メガワットの容量増加をされるだろう。結果が良ければ、もしかしたら1700メガワットまで出力増強の保証をされるかもしれない。中国はこれらの高出力型に対して知的財産権を所有するだろう。新しい大型の設計を輸出する事はウェスティングハウスの業務提携にとって受け入れられることになるだろう。[23]

2009年12月、中国との合弁事業が設立された。中国にとって皮切りとなるCAP1400を、AVR英語版をもとに中国が自主開発した高温ガス炉原型炉であるHTR-10英語版炉の近くにある華能山東石島湾原子力発電所(石岛湾核电站)に建設するためである。建設工事は2013年に開始し、2017年までには運転開始される予定である。[23]

2014年5月19日、アメリカ連邦大陪審は、中国人民解放軍のサイバー攻撃部隊がアメリカの企業に対し、サイバー攻撃を伴うスパイ行為を行ったとして中国の将校5人を起訴。スパイ行為とされた一つに2010年に行われたAP1000に関する機密情報の入手があった。中国はアメリカに対して同日中に、サイバー攻撃は捏造として反論し、起訴の撤回を要求を行っている[24]

アメリカ合衆国[編集]

2010年 1月現在、アメリカ合衆国内で建設を予定している14基のAP1000に対して建設と条件付運転の一括許認可の申請がなされており、そのうち2基が許可を得ている [25]

2008年4月9日、ジョージア電力英語版はウェスティングハウス社/ショー・グループと、ボーグル原発で2基のAP1000原子炉を建設するという内容の契約書を交わした[29]。この新しい原子炉を建設する協定は、TMI事故が1979年に起こって以来、初めてのものとなる[30]。ボーグル原発に出された建設・運転複合許認可はAP1000のリビジョン18に対して出されたものである。[31] 2010年2月16日、オバマ大統領はボーグル原発で2基のAP1000原子炉を建設するために8,330,000,000米ドルを連邦ローンで保証すると声明を発表した。[32]

環境保護団体は、ボーグル原発に建てられる予定の2基の新しいAP1000炉にライセンスを与えるのを反対した。2011年4月に、彼らは、新しい陳情書を提出したのである。その内容は、福島第一原発事故の進展について、更に詳しい情報が入ってくるまで、米国原子力規制委員会の業務として、新原子炉に与られる許認可プロセスを保留にすることを請うというものだった。[33]2012年2月、アメリカ合衆国原子力規制委員会は、ボーグル原子力発電所で計画されていた2基の原子炉の建設を認可した。[34]

関連項目[編集]

出典[編集]

  1. ^ a b c d T.L. Schulz. “Westinghouse AP1000 advanced passive plant (web)”. Nuclear Engineering and Design; Volume 236, Issues 14–16, August 2006, Pages 1547–1557; 13th International Conference on Nuclear Energy, 13th International Conference on Nuclear Energy. ScienceDirect. 2008年1月21日閲覧。
  2. ^ a b AP 1000 Public Safety and Licensing”. Westinghouse (2004年9月13日). 2007年8月7日時点のオリジナルよりアーカイブ。2008年1月21日閲覧。
  3. ^ Robynne Boyd. Safety Concerns Delay Approval of the First U.S. Nuclear Reactor in Decades. Scientific American, July 29, 2010.
  4. ^ AP1000 containment insufficient for DBA, engineer claims Nuclear Engineering International, 29 April 2010.
  5. ^ ACRS Concludes AP1000 Maintains Robustness of Previously Certified Design and is Safe Westinghouse. Retrieved 2011-11-04.
  6. ^ Wald, Matthew L. (2011年12月22日). “N.R.C. Clears Way for Nuclear Plant Construction”. The New York Times. http://www.nytimes.com/2011/12/23/business/energy-environment/nrc-clears-way-for-new-nuclear-plant-construction.html 
  7. ^ “First new nuclear reactors OK'd in over 30 years”. CNN. (2012年2月9日). http://money.cnn.com/2012/02/09/news/economy/nuclear_reactors/ 
  8. ^ Contact;Tom Murphy. “New Reactor Designs (web)”. Article summarizes nuclear reactor designs that are either available or anticipated to become available in the United States by 2030. Energy Information Administration (EIA). 2008年1月21日閲覧。
  9. ^ a b c d Adrian Bull (16 November 2010), “The AP1000 Nuclear Power Plant - Global Experience and UK Prospects” (presentation), Westinghouse UK (Nuclear Institute), http://www.nuclearinst.com/uploads/Branch%20Presentations/The%20AP1000%20-%20A%20Bull%20-%2016th%20Nov%2010.pdf 2011年5月14日閲覧。 
  10. ^ [1] Westinghouse AP1000 PRA Summary
  11. ^ Westinghouse certain of safety, efficiency of nuclear power, Pittsburgh Post-Gazette, March 29, 2009
  12. ^ UK AP1000 Pre-Construction Safety Report (PDF)”. UKP-GW-GL-732 Revision 2 explains the design of the reactor safety systems as part of the process of seeking approval for construction in the UK. Westinghouse Electric Company. 2010年2月23日閲覧。
  13. ^ R.A. and Worrall, A. “The AP1000 Reactor the Nuclear Renaissance Option.” Nuclear Energy 2004.
  14. ^ Issued Design Certification - Advanced Passive 1000 (AP1000), Rev. 15 NRC Safety Evaluation Report
  15. ^ Issued Design Certification - Advanced Passive 1000 (AP1000), Rev. 15 Design Certification Rule for the AP1000 Design
  16. ^ Design Certification Application Review - AP1000 Amendment
  17. ^ a b Matthew L. Wald. Critics Challenge Safety of New Reactor Design New York Times, April 22, 2010.
  18. ^ a b c Adam Piore (6月 2011年). “Nuclear energy: Planning for the Black Swan” (url). Scientific American (Nature Publishing Group). ISSN 0036-8733. http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=planning-for-the-black-swan 2012年2月14日閲覧。. 
  19. ^ Mark Hibbs (April 27, 2010), “Pakistan Deal Signals China's Growing Nuclear Assertiveness”, Nuclear Energy Brief (Carnegie Endowment for International Peace), http://www.carnegieendowment.org/publications/index.cfm?fa=view&id=40685 2011年2月25日閲覧。 
  20. ^ Li Qiyan (2008年9月11日). “U.S. Technology Picked for Nuclear Plants”. Caijing. http://english.caijing.com.cn/2008-09-11/110011665.html 2008年10月29日閲覧。 
  21. ^ Pfister, Bonnie (2008年6月28日). “China wants 100 Westinghouse reactors”. Pittsburgh Tribune-Review. http://www.pittsburghlive.com/x/pittsburghtrib/s_575073.html 2008年10月29日閲覧。 
  22. ^ Paul Garvey (2011年12月19日). “China's nuclear ambitions move to the slow lane”. The Australian. 2012年2月14日閲覧。
  23. ^ a b Nuclear Power in China”. World Nuclear Association (2010年7月2日). 2010年7月18日閲覧。
  24. ^ “米、中国将校5人を起訴 サイバー攻撃、原発企業などスパイ”. MSN産経ニュースnewspaper=産経新聞. (2014年5月20日). http://sankei.jp.msn.com/world/news/140520/amr14052007060001-n1.htm 2014年5月20日閲覧。 
  25. ^ Combined License Applications for New Reactors”. U.S. Nuclear Regulatory Commission (NRC) (2010年1月4日). 2010年2月3日閲覧。
  26. ^ Virgil C. Summer Nuclear Site, Units 2 and 3 Application” (2008年3月27日). 2008年12月1日閲覧。
  27. ^ China Selects Westinghouse AP1000 Nuclear Power Technology”. ウェスティングハウス・エレクトリック・カンパニー (2007年12月16日). 2008年6月15日閲覧。
  28. ^ Turkey Point, Units 6 and 7 Application”. NRC (2008年6月30日). 2010年2月3日閲覧。,
  29. ^ Terry Macalister (2008年4月10日). “Westinghouse wins first US nuclear deal in 30 years”. The Guardian (London). http://www.guardian.co.uk/world/2008/apr/10/nuclear.nuclearpower 2008年4月9日閲覧。 
  30. ^ “Georgia Power to Expand Nuclear Plant”. Associated Press. オリジナル2008年4月13日時点によるアーカイブ。. http://web.archive.org/web/20080413080429/http://www.forbes.com/feeds/ap/2008/04/09/ap4870687.html 2008年4月9日閲覧。 
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  33. ^ Rob Pavey (2011年4月6日). “Groups want licensing of reactors suspended”. Augusta Chronicle. 2012年2月14日閲覧。
  34. ^ “NRC Approves Vogtle Reactor Construction”. Nuclear Street. http://nuclearstreet.com/nuclear_power_industry_news/b/nuclear_power_news/archive/2012/02/09/nrc-approves-vogtle-reactor-construction-_2d00_-first-new-nuclear-plant-approval-in-34-years-_2800_with-new-plant-photos_2900_-020902.aspx 2012年2月9日閲覧。 

外部リンク[編集]