過渡反応炉試験施設

北緯43度41分11秒、西経112度45分36秒/北緯43.68647度、西経112.75998度/北緯43.68647度、西経112.75998度

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アメリカ合衆国内の場所

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アイダホ州、アイダホフォールズの西に位置する。

TREAT（過渡原子炉試験施設）は、原子炉燃料と構造材料の試験用に設計された、空冷式、黒鉛減速式の熱スペクトル試験用原子炉です。[ 1 ] 1958^年に建設され、1959年から1994年まで稼働したTREATは、試験材料が軽度の過渡現象から原子炉事故までの範囲の条件をシミュレートできる中性子パルスにさらされる過渡原子炉試験を実施するために建設されました。TREATはアルゴンヌ国立研究所によって設計され、^{[ 2 ]}アイダホ国立研究所にあります。建設当初から、この施設は1963年、1972年、1982年、1988年に増築またはシステムアップグレードが行われました。1988年の増築は大規模で、ほとんどの計装および制御システムのアップグレードが含まれていました。^{[ 3 ]}

米国エネルギー省（DOE）は過渡試験プログラムを再開することを決定し、^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ][7] [ 8 ] 2018年まで}にTREAT施設を再稼働させるために約7500万ドルを投資する計画を立てた。TREATへの関心が再び高まったのは、2011年の福島第一原子力発電所事故がきっかけで、この事故により日本とドイツの原子力発電所が停止した。TREATの用途の一つとして、原子炉用の新しい耐事故性燃料の試験が計画されている。^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]} TREATは2017年11月に予算内で予定より早く再稼働に成功し、現在も稼働中である。

TREAT燃料集合体は、長さ約9フィート、断面が4インチ四方です。燃料は、ウラン1に対しグラファイト10,000の割合のグラファイト・ウラン混合物です。燃料集合体の有効部は約48インチで、有効部の上下に約24インチのグラファイト反射板があります。燃料集合体の有効部はジルカロイで覆われています。また、2つの部分からなるグラファイト軸方向反射板もあります。軸方向反射板の第1の部分は、燃料集合体と同様の可動アセンブリで構成されていますが、燃料は含まれておらずグラファイトのみが含まれています。軸方向反射板の第2の部分は、炉心キャビティの外側に積み重ねられた、厚さ約24インチのグラファイトの永久ブロックで構成されています。この永久反射板は、世界初の原子炉であるシカゴパイル1号機から回収されたものです。実験のニーズに応じて、コアのサイズは5フィート×5フィート（公称）から6フィート×6フィート（最大）までになる場合があります。^{[ 12 ] [ 13 ]}

前述のように、燃料は黒鉛とウランの混合物で構成されています。ウランは、約20マイクロメートルの大きさの酸化ウラン粒子の形で存在し、黒鉛減速材と直接接触しています。黒鉛は、中性子減速材であることに加えて、大きな熱シンクとしても機能します。熱伝達の時間遅延は1ミリ秒程度で、燃料集合体の周りを流れる液体冷却材への熱伝達よりもはるかに高速です。また、黒鉛が加熱されると、大きな負の減速材温度係数が生じます。これらの特性により、TREATは、制御棒の動きなしに、燃料の負の減速材係数によって制限される大きな「自己制限的」過渡現象を発生させることができます。^{[ 13 ]}

TREATは、幅広い運転条件と試験条件に対応できます。TREATは、定常状態出力120kWで運転したり 、最大19GWの短時間の過渡現象を発生させたり 、TREAT自動原子炉制御システムと制御棒によって制御される整形された過渡現象を発生させたりすることができます。試験アセンブリは、炉心の中心に挿入できます。試験アセンブリは、さまざまな原子炉タイプの燃料または材料を収容できる自己完結型の車両です。^{[ 14 ]}これらの試験アセンブリは、試験車両または試験ループとも呼ばれ、軽水炉、重水炉、液体金属高速増殖炉、またはガス冷却炉の条件をシミュレートできます。^{[ 15 ]}

一部の実験では、これらのビデオのように、実験の様子を高速フィルムで記録するための措置が講じられました。

2017年11月14日、TREAT原子炉は1994年以来初めて臨界を達成した。これは予定より12ヶ月早く、予算より約2000万ドル少ない費用で達成された。これは、2018年に開始予定の新しい核燃料の試験に向けた重要な節目である。^{[ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]}

2018年9月18日、TREATは軽水炉燃料の小サンプルを用いた最初の実験を完了しました。^{[ 32 ] [ 33 ] [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ]}これはTREAT原子炉にとって非常に重要な節目であり、商用発電所向けの新しい耐事故性核燃料の検証というTREATの使命の1つに向けた大きな一歩です。アイダホ州選出の上院議員マイク・クラポ上院議員は、以下の声明を議会記録に読み上げました。

過渡反応炉試験施設の再稼働を認識する

クレイポ氏。大統領、私は同僚のジェームズ・リッシュ上院議員とマイク・シンプソン下院議員とともに、本日、米国エネルギー省（DOE）のアイダホ州にある890平方マイルの敷地内で行われている重要な出来事について、皆様の注意を喚起したいと思います。本日、アイダホ国立研究所（INL）の職員が、過渡反応炉試験（TREAT）施設で約四半世紀ぶりに最初の実験を実施しました。 

アイダホ国立研究所は、米国を代表する原子力エネルギーの研究、開発、実証研究所であり、52基の原子炉が建設され、実証された場所です。そのうちの1基がTREAT施設で、1959年から1994年まで稼働し、待機状態の間も燃料が満タンのままでした。過渡試験は、事故条件下での核燃料の試験に重点を置いています。TREATは、世界で最も高性能で柔軟性の高い過渡試験炉の1つです。  11年前の日本の福島第一原子力発電所の事故後、議会はDOEに対し、事故条件により耐えられる原子炉燃料の開発を指示しました。TREATは35年間の稼働期間中に、6,604回の原子炉起動と2,884回の過渡照射を実施しました。こうした経緯から、新しい原子炉を建設するよりも施設を再稼働させる方が理にかなっていました。この決定は功を奏し、2017年8月31日、過渡試験再開プログラムは予定より1年以上早く、予算を約1,700万ドル下回る費用で完了しました。TREAT施設のこの非常に成功した再稼働は、8月にDOEとINLの合同チームがエネルギー長官賞を受賞したことで認められました。この賞は、重要な業績を達成したDOEの職員または契約者に贈られるものです。これは、DOEで達成できる最高の非金銭的な内部表彰です。リック・ペリー米国エネルギー長官は、TREAT再稼働チームの努力と効率性を強調し、先進的な核燃料と原子炉技術の開発に取り組む原子力エネルギー科学者と技術者にとってこの施設が重要であることを  認識しました。INLとDOE、TREATの再稼働、そして我が国の経済、環境、国家安全保障にとって非常に重要な先進的な原子炉の開発に向けた取り組みにおいて重要な国家資産を再び稼働させたことをお祝いします。^{[ 37 ]}

2019年3月4日、米国原子力学会は、アイダホ国立研究所（INL）の過渡試験炉（TREAT）に対し、事故条件下での核燃料および材料の試験において実施してきたダイナミックで画期的な研究に対して、ANS原子力歴史的ランドマーク賞を授与した。^{[ 38 ]}

ステイシー、スーザン M. (2000) 『原理の証明：アイダホ国立工学環境研究所の歴史、1949年～1999年』米国政府印刷局、 136、268頁。ISBN 0-16-059185-6。

• アイダホ国立研究所 TREAT
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