研究用原子炉

研究用原子炉は、主に中性子源として機能する核分裂ベースの原子炉です。電力生産、熱生成、または船舶の推進に使用される発電用原子炉とは対照的に、非発電用原子炉とも呼ばれます。

研究炉で生成される中性子は、中性子散乱、非破壊検査、材料の分析と試験、放射性同位元素の製造、研究、一般への普及と教育に使用されます。医療または産業用の放射性同位元素を製造する研究炉は、同位体炉と呼ばれることもあります。今日では、ビームライン実験用に最適化された原子炉は、核破砕源と競合しています。

研究用原子炉は発電用原子炉よりも単純で、低温で稼働する。必要な燃料ははるかに少なく、燃料が使用されるにつれて蓄積される核分裂生成物もはるかに少ない。一方、研究用原子炉の燃料には、通常20%までのウラン235の濃縮度の高いものが必要であるが^[1]、93%のウラン235を使用するものもある。20%の濃縮度は一般に核兵器に使用できるとは考えられていないが、93%は一般に「兵器級」と呼ばれる。また、研究用原子炉は炉心内の電力密度が非常に高いため、特別な設計上の特徴が必要となる。発電用原子炉と同様に、炉心は冷却する必要があり、通常は水による自然対流または強制対流が必要であり、中性子の速度を遅くして核分裂を促進するために減速材が必要である。中性子生成が研究用原子炉の主な機能であるため、ほとんどの研究用原子炉は炉心からの中性子の損失を減らすために反射板の恩恵を受けている。

国際原子力機関と米国エネルギー省は、核不拡散政策の一環として、研究炉を高濃縮ウラン（HEU）から低濃縮ウラン（LEU）の使用に転換する手段を開発するプログラムを1978年に開始した。 ^{[2] [3]その時までに、米国は}「平和のための原子力」プログラムの一環として、研究炉と高濃縮ウランを41カ国に供給していた。2004年、米国エネルギー省は外国研究炉使用済み核燃料受け入れプログラムを2019年まで延長した。 ^[4]

2016年時点で、米国科学・工学・医学アカデミーの報告書は、すべての研究炉を低濃縮ウラン燃料に転換するのは早くても2035年まで完了できないと結論付けている。これは、膨張による破損のない高中性子束研究炉用の信頼性の高い低濃縮ウラン燃料の開発が予想よりも遅れていることが一因である。^[5] 2020年現在^[update]、72基の高濃縮ウラン研究炉が残っている。^[6]

1950年代、1960年代、1970年代には研究用原子炉の設計と建設を専門とする企業が数多く存在しましたが、その後この市場の活動は冷え込み、多くの企業が撤退しました。

現在、市場は世界規模で主要プロジェクトを集中する少数の企業に統合されています。

研究用原子炉に関する最新の国際入札（1999年）は、オーストラリア原子力科学技術機構が、オープンプール・オーストラリア軽水炉（OPAL）の設計、建設、試運転のために実施した入札であった。カナダ原子力公社（AECL）、INVAP、シーメンス、テクニカトムの4社が事前資格を得た。プロジェクトは原子炉を建設したINVAPに発注された。近年、AECLはこの市場から撤退し、シーメンスとテクニカトムの活動はアレバに統合された。

• 水性均一反応器
• アルゴノート級原子炉
• DIDOクラス、世界6基の高中性子束原子炉
• TRIGA は、世界中で50を超える導入実績を誇る非常に成功したクラスです。
• カナダのAECLが開発したSLOWPOKE原子炉クラス
• アルゼンチンのINVAPが開発したOPAL原子炉クラス
• AECLが開発し、現在中国が輸出しているSLOWPOKE設計に基づく小型中性子源炉
• エアロジェット ジェネラル ニュークレオニクス、201 モデル。米国のエアロジェット ジェネラル社が開発。現在、アイダホ州立大学、ニューメキシコ大学、テキサス A&M 大学で 3 基の原子炉が稼働中。

完全なリストは、原子炉研究施設のリストでご覧いただけます。

原子炉を運用する研究センター：

廃止された研究炉:

• WNA 情報ペーパー #61: 研究用原子炉 2013-02-28 にWayback Machineでアーカイブ
• 核不拡散：DOE は民間研究炉における兵器用ウランの使用をさらに削減するための措置を講じる必要がある、GAO、2004 年 7 月、GAO-04-807

• IAEA が検索可能な世界の原子炉リスト
• 国立試験研究訓練炉機構
• NMI3 - EU-FP7 中性子散乱およびミューオン分光法の統合インフラストラクチャイニシアチブ