第3世代原子炉

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、設計に革新的な改良が取り入れられています。これには、燃料技術の改良、熱効率の向上、安全システムの大幅な強化（受動的原子力安全を含む）、保守および資本コストの削減を目的とした設計の標準化などが含まれます。これらは、第4世代国際フォーラム（GIF） によって推進されています。

最初に運転を開始した第3世代原子炉は、 1996年と1997年に柏崎原子力発電所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的環境の悪化により、両原子炉とも停止しています。新しい原子炉の建設が長期間停滞し、新しい原子炉の建設では第2世代/第2世代+設計の人気が（低下しているものの）続いているため、比較的少数の第3世代原子炉が建設されています。

現在の原子炉の大部分は、旧式の第2世代原子炉で占められている。第3世代原子炉は、いわゆる先進軽水炉（LWR）である。第3世代+原子炉は「進化型設計」と呼ばれている。第2世代原子炉と第3世代原子炉の区別は恣意的であるが、2022年現在、商業段階に達した第3世代原子炉はほとんどない。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」と呼んでいる。これらは、当時は実現の具体的な予測がなかった概念である。^[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二世代原子炉（40年間の運転を想定して設計され、完全なオーバーホールと原子炉圧力容器の交換前に60年以上の運転に延長可能）と比較して、より長い運転寿命（60年間の運転を想定して設計され、完全なオーバーホールと原子炉圧力容器の交換前に100年以上の運転に延長可能）をもたらすことを目的としている。^{[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設計されており、欧州加圧水型原子炉（EPR）では1億炉年あたり60件の炉心損傷事象、経済型簡易沸騰水型原子炉（ESBWR）^[4]では3件の炉心損傷事象であり、第2世代原子炉BWR/4の1億炉年あたり1,000件の炉心損傷事象よりも大幅に低くなっています。^[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より効率的に使用するように設計されており、これらの旧世代原子炉技術よりも単位電力あたり約17％少ないウランを使用しています。 ^[5]環境科学者バリー・ブルックが実施した、第3世代原子炉の効率性の向上とそれに伴う材料の必要性の低減に関する独立した分析は、この発見を裏付けています。^[6]

Gen III+原子炉設計は、Gen III原子炉の進化型であり、Gen III原子炉設計よりも安全性が向上しています。メーカーは、米国、日本、西ヨーロッパの軽水炉の運用経験を基に、1990年代にGen III+システムの開発を開始しました。^[要出典]

原子力業界は、安全性、コスト、建設可能性という3つの重要な問題を解決すべきであると提案し、原子力ルネッサンスを推進し始めました。建設コストは1,000米ドル/kWと予測され、このレベルであれば原子力はガスと競争でき、建設期間は4年以下になると予想されました。しかし、これらの見積もりは楽観的すぎることが判明しました。^[要出典]

第 2 世代の設計に対する Gen III+ システムの顕著な改善点は、一部の設計に、能動的な制御やオペレーターの介入を必要とせず、代わりに重力や自然対流を利用して異常なイベントの影響を軽減するパッシブ セーフティ機能が組み込まれていることです。^{[引用が必要]}

第3世代+原子炉には、2011年に福島で発生したような災害を回避するための追加の安全機能が組み込まれています。第3世代+設計の受動的安全性、別名受動的冷却では、緊急事態が発生した場合にプラントを安全に停止するために、オペレーターの継続的な操作や電子フィードバックは必要ありません。第3世代+原子炉の多くにはコアキャッチャーがあります。燃料被覆管と原子炉容器システムおよび関連配管が溶融した場合、コリウムは溶融物質を保持して冷却する機能を持つコアキャッチャーに落ちます。これにより、最終的な障壁である格納容器が保護されます。一例として、ロスアトムは、ループル1の原子炉建屋で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部の}NVNPP-2号機1号機VVER-1200原子炉の商業運転を開始し、第3世代+原子炉の世界初の全面稼働を開始した。^[9]

最初の第3世代原子炉は、先進的な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、ロシアのノヴォボロネジ原子力発電所IIで第3世代+ VVER-1200 /392M原子炉が稼働（最初の系統接続）し、^[10]、これが最初の稼働中の第3世代+原子炉となりました。^[11]

ヨーロッパ、中国、インド、米国では、他のいくつかの第3世代+原子炉が建設後期段階にある。次に稼働する第3世代+原子炉は、中国の台山原子力発電所のAREVA EPR原子炉（2018年6月29日に最初の送電網接続）と三門原子力発電所のウェスティングハウスAP1000原子炉（2018年6月30日に最初の送電網接続）である。^[12]

米国では、原子炉の設計は原子力規制委員会（NRC）によって認証されている。2020年8月現在^{[アップデート]}、委員会は7つの新しい設計を承認しており、さらに1つの設計と期限切れの認証の更新を検討している。^[13]

原子力推進派や歴史的に批判的だった人々も、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。^[要出典]

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の両方で行われた特定のコスト削減設計の選択に異議を唱えている。ライマン、ジョン・マー（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、鋼鉄製の格納容器とAP1000の周囲のコンクリート製シールド建屋の弱点と彼らが考えるものについて懸念している。その格納容器は、航空機の直撃があった場合に十分な安全マージンを持っていないのだ。^{[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}安全係数において十分すぎるほどであると主張している。^{[15] [16]}

憂慮する科学者同盟は2008年に、EPRは米国で検討中の唯一の新型原子炉設計であり、「現在の原子炉よりも大幅に安全で、攻撃に対してより安全である可能性があると思われる」と述べた。^{[17] : 7}

また、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、フランスのフラマンヴィル原子力発電所で建設中の新しい原子炉では、コスト超過、部品の破損、極めて細かい鋼材公差などの問題が生じている。^[18]

• 第2世代原子炉
• 第4世代原子炉
• 原子炉の種類の一覧

• 原子炉知識ベース、IAEA
• 先進的原子力発電炉 2010年2月6日アーカイブ、Wayback Machine、世界原子力協会、2008年5月