【TWR/CANDLE/4S】次世代原子炉スレ6【HTGR/PBMR】

**名無電力１４００１** · 2011/07/22(金) 22:26:53.51

TWR（進行波炉）、CANDLE炉、4S炉、HTGR（高温ガス炉）、PBMR（ペブルベッド炉）
高速増殖炉、小型モジュール炉、受動安全炉（AP1000等）、加速器駆動未臨界炉、トリウム関連炉 etc・・・。
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**名無電力１４００１** · 2011/07/29(金) 21:46:54.38

■高温ガス炉について２

高温ガス炉の核燃料は、ウランまたはプルトニウムMOX粒燃料を
黒鉛で被覆して、その外側をシリコンカーバイトで被覆した構造で
濃縮度は１７％程度。燃焼度は１２０Gwd/ｔを超える

濃縮度が高く、同じ燃料重量で、在来燃料の３倍程度発電できるから
＝使用済み核燃料の排出量は、同一発「熱」量で１/３になり
＝熱効率向上も考えると、同一発「電」量で１/５になる
　　再処理コストが１/５に省けて
　　現在の2.5倍発電しても六ヶ所村だけで再処理能力が足りるようになる

但し、濃縮度引上げは、ウラン/プルトニウム消費・超長寿命核種の削減には、
効果がないから１/５にはならず、熱効率向上で１/２強になる程度だ

濃縮度が高い燃料は反応度が高い＝発熱量が高く危険ではないか？という懸念は無用

細粒燃料が黒鉛中に分散しているために「燃料装荷量自体が１/３以下」
「燃料１グラム辺りの放熱・熱伝達表面積が非常に広く冷めやすい」

封じ込めについては、ジルコニウム合金が強度低下をきたすのが300℃近辺
なのに対して、シリコンカーバイドの耐熱温度は千数百度を超え、冷却材と
粒燃料の間に黒鉛がある

そもそも、核燃料の大部分を占めるウラン238は発電に余り貢献していないが
原子炉が爆発して噴き上げられれば、超長半減期汚染物質になるので、
増殖に必要以上に拘らないなら、濃縮度を上げて、粒を細かくして、装荷を減らし
炉内のU238を削減したほうが、炉内放射性物質量が減ってリスクが減り
再処理必要量も減る・・という原理と思われる

**名無電力１４００１** · 2011/07/29(金) 22:14:07.82

■熱効率の重要性・・熱効率2倍になると？
　【立地問題解決】同じ発熱量で2倍出力。現在1基130万kwが260万kw可能になり
　　　　　　　　　老朽65万kw炉ｘ２基を260万kw炉ｘ1基で代替すれば、　
　　　　　　　　　基数半減（事故確率半減）発熱量同等で出力２倍　　　
　
　【ウラン値上がり】ｋｗｈ辺り、ウラン消費半減
　【廃棄物削減】　　超長半減期廃棄物半減
　【再処理コスト】　濃縮度Upと合わせて再処理コスト１/５　

軽水炉熱効率３０％→石炭火力４２％→高温ガス炉ガスタービン複合５０％

石炭は溶融灰がガスタービンに絡むから
ガスタービン複合による熱効率向上には原子力やガスよりは向かない
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再処理の技術上の問題

・シリコンカーバイド被覆の黒鉛玉のなかから芯にある燃料粒を取出すのが
　やや難しいが、臼で挽いて、シリコンカーバイド被覆を破砕してから
　黒鉛を燃やすか、溶かす事で、使用済み粒ウランを取り出すことが可能
・六ヶ所村か何処かに、その「前工程工場」を作らねばならない
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規模の問題
・昔の航空機の大馬力空冷エンジン（4重星型など）が、例外なく気流の
　下流側の気筒の冷却不良に悩まされたことで容易に理解できるが
　高温ガス炉は現在の設計のままでは、高さを余り高くできない　
・ガスで直接冷却するなら30万kw炉より高さを高く出来ない

・炉のコスト的には二次元的な拡大は効率が悪く、3次元的拡大が必要

**名無電力１４００１** · 2011/07/29(金) 22:56:15.30

■高温ガス炉の規模問題・黒鉛火災の解決策
　１）液体金属・高温ガス二次冷却炉
　　アルミか鉛ビスマスなどの液体金属で圧力容器を満たして
　　一次冷却材として、圧力容器中に熱交換器を設置してヘリウムで空冷する
　　　　・三次元的な規模拡大が容易で建設費が安上がり、廃炉廃材も少ない
　　　　・黒鉛火災がおきにくく、液体金属による黒鉛火災窒息消火も容易

　２）溶融塩、高温ガス冷却炉
　　　圧力容器の底に黒鉛レンコンを設置し、上部にヘリウム熱交換器を設置し
　　　中濃縮ウランを溶かした溶融塩を満たす。
　　　圧力容器底部の黒鉛レンコンで核分裂した溶融塩はポンプ/対流で上部の
　　　熱交換器でヘリウムに冷やされてポンプ/対流で沈降してまた黒鉛レンコンに入る
　　　　・三次元的規模拡大が容易
　　　　・黒鉛火災が起き難く、万一生起しても、溶融塩で窒息消火可能
　　　　・溶融塩の耐熱が問題

■防災の問題・遮蔽
　軽水炉ならば、格納容器を常時水棺するMRXのようなデザインならよいが
　黒鉛炉ならば液体金属を格納容器に満たし、格納容器の外から流水で冷やす
　のかどうか・・遮蔽は水封パネルかどうか
　