オンライン給油

原子力発電技術において、オンライン燃料交換とは、原子炉が臨界状態にある間に燃料を交換する技術である。これにより、原子炉は定期的な燃料交換中も発電を継続できるため、発電所の稼働率と収益性を向上させることができる。

オンライン燃料交換により、原子炉は定期的な燃料交換期間中も発電を継続できるため、稼働率が向上し、ひいては発電所の経済性が向上します。さらに、これにより原子炉の燃料交換スケジュールに柔軟性が生まれ、高強度のオフライン燃料交換プログラムではなく、一度に少数の燃料要素を交換できるようになります。 ^{[ 1 ]}

発電しながら原子炉に燃料を補充できる能力は、燃料補充が頻繁に必要な場合に最も大きな利点があります。例えば、核兵器に適したプルトニウムの製造では、原子炉内での短い照射期間から低燃焼度の燃料が必要となります。 ^{[ 2 ]} 逆に、炉心内で燃料を頻繁に再配置することで、熱負荷のバランスを取り、燃料の燃焼度を高めることができ、その結果、燃料の必要量と、処分しなければならない高レベル放射性廃棄物の量の両方を削減できます。^{[ 3 ]}

オンライン燃料交換は一般的に望ましいものの、設計上の妥協が必要となるため、多くの場合、経済的ではありません。これには、燃料交換装置の複雑化や、ガス冷却炉および水冷却炉の燃料交換中にこれらの装置を加圧する必要があることなどが含まれます。マグノックス炉のオンライン燃料交換装置は、原子炉システムよりも信頼性が低いことが判明し、後から考えるとその使用は間違いだったとみなされました。^{[ 4 ]}溶融塩炉およびペブルベッド炉も、運転中に燃料を交換するためにオンラインの取り扱いおよび処理装置を必要とします。^{[ 5 ]}

これまでオンライン燃料交換機能を備えた原子炉は、一般的に液体ナトリウム冷却、ガス冷却、または加圧チャネル内の水による冷却のいずれかであった。加圧容器を使用する水冷却原子炉、例えばPWRやBWR原子炉、およびそれらの第3世代の派生型は、圧力容器の分解を可能にするために冷却材を減圧する必要があるため、オンライン燃料交換には適しておらず、そのため大規模な原子炉停止が必要となる。^{[ 6 ]} これは通常18～24か月ごとに実施される。

オンライン燃料交換機能を組み込んだ、過去および現在の注目すべき原子力発電所設計には、以下のようなものがある。

• CANDU型原子炉：カナダ設計の加圧重水冷却・減速式天然ウラン燃料原子炉。1947年から現在まで稼働中。
• IPHWR原子炉：CANDU型原子炉をベースとした、インド設計の原子炉。重水冷却・減速方式を採用している。1984年から現在まで運転されている。
• マグノックス炉：二酸化炭素冷却式、黒鉛減速式、天然ウラン燃料を_使用する英国設計の原子炉。1954年から2015年まで稼働。
• RBMK型原子炉：沸騰水冷却式、黒鉛減速式、濃縮ウラン燃料を使用するロシア設計の原子炉。1974年から現在まで稼働中。
• UNGG原子炉：フランス設計の、二酸化炭素冷却式、黒鉛減速式、天然ウラン燃料原子炉。1966年から1994年まで運転された_。
• BN-350、BN-600、BN-800原子炉：ロシア設計のナトリウム冷却高速増殖炉。1973年から現在まで稼働中。
• AGR（先進ガス冷却炉）：英国設計の_、二酸化炭素冷却、黒鉛減速、濃縮ウラン燃料を使用する原子炉。1976年から現在まで稼働中。

オンライン燃料交換を可能にする設計が計画されている原子炉は数多くあり、その中にはペブルベッド型原子炉や溶融塩型原子炉といった第4世代原子炉も含まれる。