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第3世代原子炉（Gen III原子炉）は、第2世代原子炉の後継として設計された原子炉の一種で、設計に段階的な改良が加えられています。これには、改良された燃料技術、高い熱効率、大幅に強化された安全システム（受動的な原子力安全を含む）、および保守費用と設備投資費用を削減するための標準化された設計が含まれます。第4世代国際フォーラム（GIF）が推進しています。
最初に運転を開始した第3世代原子炉は、 1996年と1997年に稼働を開始した柏崎6号機と7号機の改良型沸騰水型原子炉（ABWR）でした。2012年以降、福島原発事故後の政治環境の悪化により、両機とも運転を停止しています。新規原子炉建設の長期にわたる停滞と、新規建設における第2世代／第2+世代設計の人気が（低下傾向にあるとはいえ）継続していることから、第3世代原子炉の建設数は比較的少ない状況です。
旧型の第2世代原子炉は、現在の原子炉の大部分を占めています。第3世代原子炉は、いわゆる改良型軽水炉（LWR）です。第3世代+原子炉は「進化型設計」と呼ばれています。第2世代原子炉と第3世代原子炉の区別は恣意的ですが、2022年現在、商業段階に達した第3世代原子炉はほとんどありません。第4世代国際フォーラムは、第4世代原子炉を「革命的設計」と呼んでいます。これらは、当時、実現の具体的な見通しが存在しなかった概念です。[ 1 ]
第三世代原子炉の原子炉技術の改良は、現在使用されている第２世代原子炉（設計寿命40年、完全オーバーホールおよび圧力容器交換前に100年以上まで延長可能）と比較して、より長い運転寿命（設計寿命60年、完全オーバーホールおよび圧力容器交換前に100年以上まで延長可能）を実現することを目的としています。[ 2 ] [ 3 ]
これらの原子炉の炉心損傷頻度は、第2世代原子炉よりも低くなるように設計されており、欧州加圧水型原子炉（EPR）では1億原子炉年あたり60件、経済簡易沸騰水型原子炉（ESBWR）では1億原子炉年あたり3件の炉心損傷事象[ 4 ]は、第2世代原子炉であるBWR/4の1億原子炉年あたり1,000件の炉心損傷事象よりも大幅に低い。[ 4 ]
第3世代EPR原子炉は、旧世代の第2世代原子炉よりもウランを効率的に使用するように設計されており、発電量1単位あたり、旧世代の原子炉技術よりも約17%少ない電力を使用する。[ 5 ]環境科学者バリー・ブルックが行った、第3世代原子炉の効率向上とそれに伴う材料需要の低減に関する独立した分析も、この結果を裏付けている。 [ 6 ]
第3世代+原子炉設計は、第3世代原子炉の進化形であり、第3世代原子炉設計に比べて安全性が向上している。メーカー各社は、アメリカ、日本、西ヨーロッパの軽水炉の運転経験を基に、1990年代に第3世代+システムの開発を開始した。
原子力産業は、第3世代+の設計によって安全性、コスト、建設可能性という3つの主要な問題を解決できるとして、原子力ルネッサンスを推進し始めた。建設コストは1kWあたり1,000ドルと予測され、これは原子力発電がガス発電と競争力を持つ水準であり、建設期間は4年以内と見込まれていた。しかし、これらの予測は楽観的すぎることが判明した。
第3世代以降のシステムが第2世代の設計に比べて著しく改善された点の一つは、一部の設計において、能動的な制御やオペレーターの介入を必要とせず、重力や自然対流を利用して異常事態の影響を軽減する受動安全機能が組み込まれていることである。
第3世代+原子炉は、2011年に福島で発生したような災害を回避するために、追加の安全機能を組み込んでいます。第3世代+設計の受動安全（受動冷却とも呼ばれる）は、緊急事態発生時にプラントを安全に停止するために、運転員の継続的な操作や電子フィードバックを必要としません。第3世代+原子炉の多くは、コアキャッチャーを備えています。燃料被覆管や原子炉容器システム、および関連する配管が溶融した場合、溶融物質はコアキャッチャーに落下し、コアキャッチャーは溶融物質を保持して冷却する能力を持っています。これにより、最終障壁である格納容器が保護されます。例えば、ロスアトムは、ループール1号機の原子炉建屋における最初の大型機器として、 VVER原子炉に200トンのコアキャッチャーを設置し、「独自の保護システム」と表現しました。[ 7 ] [ 8 ] 2017年、ロスアトムはロシア中央部にあるNVNPP-2ユニット1のVVER-1200原子炉の商業運転を開始し、第3世代+原子炉の世界初となる本格的な起動を成し遂げた。[ 9 ]
第3世代原子炉の最初のものは、改良型沸騰水型原子炉の形で日本で建設されました。2016年8月5日、ロシアのノヴォヴォロネジ原子力発電所IIで第3+世代VVER-1200 /392M原子炉が稼働を開始しました（最初の系統連系）[ 10 ]。これは稼働した最初の第3+世代原子炉でした[ 11 ] 。
ヨーロッパ、中国、インド、米国では、他にもいくつかの第3世代+原子炉が建設の最終段階にある。次に稼働を開始した第3世代+原子炉は、中国の泰山原子力発電所のAREVA EPR原子炉（2018年6月29日に最初の系統連系）と三門原子力発電所のウェスチングハウスAP1000原子炉（2018年6月30日に最初の系統連系）である。[ 12 ]
米国では、原子炉の設計は原子力規制委員会（NRC）によって認証されます。2020年8月現在 委員会は7つの新しいデザインを承認し、もう1つのデザインと期限切れの認証の更新を検討している。[ 13 ]
原子力発電の支持者や、これまで批判的だった一部の人々も、第三世代原子炉は全体として旧型の原子炉よりも安全であることを認めている。
憂慮する科学者同盟の上級スタッフ科学者であるエドウィン・ライマンは、第3世代原子炉2基（ AP1000とESBWRの両方）に対して行われた特定のコスト削減設計上の選択に異議を唱えている。ライマン、ジョン・マ（NRCの上級構造エンジニア）、アーノルド・ガンダーセン（反核コンサルタント）は、AP1000の鋼製格納容器とコンクリート製遮蔽建屋の弱点と見なしている点について懸念しており、格納容器は航空機が直撃した場合の安全マージンが十分ではないと考えている。[ 14 ] [ 15 ]他のエンジニアはこれらの懸念に同意しておらず、格納建屋は安全マージンと安全率において十分すぎるほどであると主張している。[ 15 ] [ 16 ]
2008年、憂慮する科学者同盟は、 EPRを米国で検討されている唯一の新型原子炉設計であり、「…今日の原子炉よりも攻撃に対して著しく安全で、より確実なものとなる可能性を秘めているように見える」と評した。[ 17 ]： 7
これらの原子炉の安全な運転を維持するために必要な精密部品の製造にも問題があり、コスト超過、部品の破損、極めて細かい鋼の公差が、フランスのフラマンビル原子力発電所で建設中の新しい原子炉に問題を引き起こしている。[ 18 ]
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