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| ドラゴンリアクター | |
|---|---|
 ドラゴン原子炉の断面図 | |
| 運営機関 | 英国原子力庁 |
| 位置 | ウィンフリス、ドーセット、イングランド |
| 座標 | 北緯50°41′02″ 西経2°16′10″ / 北緯50.6840° 西経2.2694° / 50.6840; -2.2694 |
| タイプ | 高温ガス炉 |
| 最初の臨界 | 1965 |
| シャットダウン日 | 1976 |
ドラゴンはイギリス原子力庁(UKAEA)が運営する、イギリスのドーセット州ウィンフリスにある実験用高温ガス冷却炉です。その目的は、将来の高効率炉設計に三構造等方性 (TRISO)燃料とガス冷却の利用を検討していた欧州高温炉プログラムの燃料と材料をテストすることでした。このプロジェクトは、経済協力開発機構/原子力機関の国際プロジェクトとして構築され、管理されました。プロジェクト期間中、合計 13 か国が設計と運用に関与しました。
当初は小型の研究用原子炉として構想されていたが、設計段階で大型化が進んだ。ヘリウム冷却材の選択は、UKAEA内でヘリウム派と二酸化炭素派の間で長い議論の末に行われ、最終的にヘリウムが選ばれた。1960年に着工。1965年から1976年まで稼働し[1]、一般に非常に成功したと考えられている。[2]
ドラゴンの建設に続いて米国でも同様の工事が行われ、最終的にははるかに大規模なフォート・サン・ヴラン原子力発電所が建設された。この発電所は腐食による多くの問題を抱え、顧客は設計に不満を抱いた。米国で締結されていた類似モデルの契約はキャンセルされ、ドラゴンはこれらの問題に悩まされることはなかったが、ヨーロッパでも注文は入らなかった。この頃までに、1970年代から80年代にかけて行われた大規模建設では市場で加圧水型原子炉(PWR) がほぼ標準化されており、ドラゴンの閉鎖が決定された。
2023年現在[アップデート]、ドラゴンは退役する予定です。
コンセプト
1950年代には、三構造等方性（TRISO）燃料コンセプトが大きな関心を集めました。このコンセプトでは、核燃料は超高温に耐えられるセラミック材料でカプセル化されています。これにより、原子炉自体が損傷した場合でも、燃料はカプセル化されたままになります。また、これにより原子炉はより高温で動作できるようになり、効率が向上します。[3]
TRISO アセンブリが燃料を供給する一方で、原子炉には熱を除去してエネルギーを取り出すための中性子減速材と冷却液も必要です。TRISO 原子炉の設計はここで大きく異なります。ドラゴン原子炉の場合、燃料は小さな球形のペレットで製造され、その後、長い六角形の棒に形成されたグラファイト減速材を含む大きなブロックに圧縮されました。結果として得られたブロックは、原子炉内の固定された場所に配置されました。これは「角柱型」設計として知られています。ドラゴン原子炉が角柱型設計を模索している間、西ドイツはペブルベッド原子炉と呼ばれる代替概念を開発しました。これは、燃料要素が原子炉の周囲を移動するものです。[4]
設計に冷却ガスを選んだことは、英国政府内で大きな議論を呼んだ。CA レニーは、腐食の問題を軽減し、核断面積が非常に小さいという利点もあるため、中性子の経済性が向上し、ガスが時間の経過とともに高放射性にならないという理由でヘリウムの使用を支持した。当時、ヘリウムは米国からのみ必要な量で入手できたが、米国はヘリウムを戦略物資として分類し、国際販売を慎重に管理していた。二酸化炭素( CO2) 冷却先進ガス冷却炉(AGR) を開発しているリズリー原子力研究所は、供給が深刻な問題になると主張したが、CO2 は技術的な欠点にもかかわらず、簡単に入手できると主張した。プロジェクトを監督する OEEC チームは、ヘリウムの問題が「大規模な発電プログラムでヘリウムを採用することの実現可能性に疑問を投げかける」ことを認めた。[5]
1960年代半ばまでにヘリウムの入手可能性に関する懸念はほぼ消え、1967年には問題視されなくなった。この時点で最大の懸念は、ガスを封じ込めるのに十分な漏れ防止機能を備え、なおかつ建設コストが十分に安い冷却システムを構築することだった。特にUKAEAは既にAGRプログラムを進めており、CO2による腐食の問題を指摘し、ヘリウムは支持者が示唆するほど不活性ではないかもしれないという懸念を表明した。[5]
TRISO設計は広く商業化されることはなかった。ドイツの設計は多くの問題を抱えており、ドラゴンは長年にわたり成功裏に稼働していたものの、代替設計への関心の低下により、より大規模な商業用型が建設されることなく閉鎖に追い込まれた。2019年現在、これらのコンセプトは、ピーチボトム、AVR、HTTR、HTR-10[アップデート]などの研究用原子炉や、小規模商業用原子炉のフォート・セント・ヴレイン、THTR-300で使用されている。中国のHTR-PMは建設中であり、 2021年12月現在、石島湾の1基が送電網に接続されている。 [4]
原子炉
ウィンフリスの原子力施設は、実験用および研究用の原子炉の建設と運用のために建設されました。ドラゴンでは、冷却材としてヘリウムガス、中性子減速材としてグラファイトが使用されました。燃料は小さな球形のペレットに成形され、セラミックでコーティングされました。次に、これらがグラファイトと混合され、圧縮されてさまざまな形とサイズのブロックになりました。臨界状態は、ブロックが中性子反射体内で特定の構成で一緒に配置されて、追加の燃料を準備エリアに保持し、オンザフライでロードできる場合にのみ可能になります。ヘリウムが使用されたのは、その低い核断面積によって中性子経済性が高くなるためと、化学的に不活性であるため、原子炉材料を侵食する恐れなく高温で動作できるためです。また、高温になると蒸気タービンの動作がより効率的になり、プロセス熱として直接使用するのにより適したものになります。停電の場合には、ヘリウムの自然対流によって緊急冷却が行われました。 [6]原子炉で使用された燃料は、セラミックの外層に囲まれた核分裂性物質（U235など）のマイクロペレットで構成されるコーティング粒子でした。[7]当初、燃料の大部分は高濃縮ウラン（約93％のウラン235）でしたが、後に低濃縮（約20％）の燃料が使用されるようになりました。[8] [9]原子炉は巨大なボトルに似ており、下部の大きな領域には反射体内の活性燃料が含まれ、上部の小さな領域には再装填用の追加の燃料要素が保持されていました。[10]
廃止
ウィンフリス施設は南ドーセット州の田園地帯にある129.4ヘクタール（320エーカー）の荒野に広がっており、9つの異なる実験用原子炉が設置されていた。[6]
9基の原子炉のうち、残っているのはドラゴン原子炉と蒸気発生重水炉のみで、現在は廃止措置が進められている。廃止措置中は、原子炉容器は原子炉安全貯蔵庫に保管され、その他の構造物は解体されて保管され、残りの廃棄物は指定された保管場所に送られ、必要に応じて土壌が適切な低レベル廃棄物貯蔵所に除去される。最後に、この場所は原子力認可サイトとしての分類が解除され、景観が整えられ、通常の使用に戻る。[6]サイトの廃止措置の契約はコステイン・ニュークリア社に発注され、最終的な廃止措置段階は20年間延期された。[10]
参考文献
- ^ MS Barents (2000)。「ウィンフリス技術センターの廃止 - 目的を持った環境修復」WM'00 カンファレンス、2000 年 2 月 27 日 - 3 月 2 日、アリゾナ州ツーソン。
- ^ ショー 1983、2ページ。
- ^ 「トリソ粒子燃料」。超安全核。
- ^ ab 「実証用HTR-PMが送電網に接続：新原子力 - 世界原子力ニュース」www.world-nuclear-news.org . 2022年7月25日閲覧。
- ^ Shaw 1983より。
- ^ abc 「Winfrith」。マグノックス。 2016年8月24日閲覧。
- ^ Simon, Rainer (2005 年 8 月 7 日)。「ドラゴン高温原子炉実験の主要回路」(PDF) 。第 18 回原子炉技術における構造力学に関する国際会議。SMiRT18-S05-2。2011 年 7 月 26 日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。
- ^ Simon, RA; Capp, PD (2002). DRAGON高温原子炉実験の運転経験(PDF) (レポート). IAEA. INIS-XA--524 . 2021年6月7日閲覧。
- ^ 「セラフィールドのマグノックスカプセル化工場にあるドラゴン燃料廃棄物」原子力廃止措置機関。2013年10月25日。 2021年6月7日閲覧。
- ^ ab “Winfrith's DRAGON loses its fire”. 2011年6月4日時点のオリジナルよりアーカイブ。2016年8月24日閲覧。
文献
- Simon, Rainer (2005 年 8 月)。Dragon 高温原子炉実験の主要回路(PDF)。第 18 回原子炉技術における構造力学に関する国際会議。北京。
- Shaw, EN (1983)。『ヨーロッパの原子力実験：OECD ドラゴン プロジェクトの歴史』ペルガモン。