2040年・三菱重工業は、マイクロ原子炉を販売!!
三菱重工が超小型原子炉を開発！直径1mの設計を可能にした技術に世界中が驚愕をお伝えします。
三菱重工業は、マイクロ原子炉の開発に取り組んでいます。
このマイクロ原子炉は、炉心サイズが直径1m×長さ2mと非常に小型で、海上コンテナに収まるサイズを目指しています。
25年間の燃料交換不要を目標としており、離島やへき地、災害時の電源としての活用が期待されています。
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小型・可搬性:炉心サイズが直径1m×長さ2mと非常に小さく、海上コンテナに収まるサイズを目指しています。これにより、従来の大型原子炉では難しかった場所への設置が可能になります。
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長寿命:25年間の燃料交換不要を目標としており、メンテナンスの負担を軽減できます。
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多様な用途:離島やへき地、災害時の電源、あるいは、大型の発電所では対応が難しい小規模な需要への対応など、様々な用途が想定されています。
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安全性:固有の安全性概念に基づいた設計がされており、万が一の事故の際にも、安全に停止できる仕組みが組み込まれています。
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高効率:超臨界CO2ガスタービンを組み合わせることで、高効率な発電を実現します。
直径1mで25年間燃料交換なし、三菱重工の超小型原子炉はどう動く
三菱重工業が超小型原子炉（マイクロ炉）の開発を進めている。
炉心サイズが直径1m×長さ2mとトラックで運べる小ささだ。
可搬性に優れることから、離島やへき地、災害時の電源として期待できる。
次世代原子炉としては電気出力300MW以下の「小型モジュール炉（SMR）」などにも注目が集まっているが、マイクロ炉はそのSMRよりも小さい。
果たしてどのような構造、仕組みなのか。
三菱重工によると、マイクロ炉の設計寿命は25年を目標としており、その間の燃料交換を不要にする。
想定する熱出力は1MW、電気出力は500kWほど。
大まかな比較だが、原子力発電所の大型軽水炉1基あたりの電気出力を1GWとすれば、マイクロ炉は数千分の1。
前述のSMRと比べても、数百分の1程度の規模である。
運転開始の目標時期は2040年ごろと少し先だ。
三菱重工業取締役社長兼CEO（最高経営責任者）の泉澤清次氏は2022年5月に開いた決算説明会で「脱炭素とエネルギー安全保障の観点から原子力が再評価されている」と語り、マイクロ炉を高温ガス炉（HTGR）や高速炉と並ぶ、同社の次世代の原子力技術として位置づけた。
まるで「オレオ」のような構造
マイクロ炉は、原子力発電所で一般的な軽水炉とは異なる「新しい炉型概念」（三菱重工）という。軽水炉は冷却材と減速材として軽水（普通の水）を使うが、マイクロ炉では使わない。
炉心の核分裂で生じた熱は、「高熱伝導体」を介して外側の伝熱管に伝わり、伝熱管内を満たす二酸化炭素（CO2）を加熱する（図2）。
加熱したCO2を原子炉の外の発電機に送ってタービンを回して電力を生む。
マイクロ炉は、軽水炉のような液体の冷却材を使わない「全固体原子炉」だ。
炉心の高熱伝導体は円板形状で、材料は黒鉛系を想定する。
この黒鉛の円板が、原子炉の冷却と減速材の役割を果たす。
核燃料が入っているのは、同じく黒鉛で造られた「燃料板」。
この燃料板には、まるで「蜂の巣」のように複数の穴が空いており、燃料ペレットが「蜂の子」のように並ぶ。
黒鉛系材料を採用するメリットは、熱輸送能力の高さと軽さだ。
黒鉛系材料の熱伝導率は銅の約4倍、密度はステンレス鋼の約4分の1とされる。
炉心は、高熱伝導体と燃料板を交互に重ねて構成する。
前述した直径1m×長さ2mという炉心サイズは、この複数の高熱伝導体と燃料板を重ね合わせたものの大きさだ。
こうした炉心の構造について、三菱重工業原子力セグメント新型炉推進室主席技師の蒲原覚氏は「（ビスケットの）『オレオ』が重なり合っているような構造」と例える。
原子炉の容器も軽水炉とは大きく異なる。
マイクロ炉には、原子炉と外部を隔てる金属製の「格納容器」は存在するものの、軽水炉にある「圧力容器」に該当するものは見当たらない。
格納容器は魔法瓶のような真空二重構造になっており、内部はアルゴンなどの不活性ガスで満たされている。
真空二重構造にしているのは、高い断熱性により、熱利用の効率性を高めるのが狙いだ。
マイクロ炉の出力を制御する手段は、大きく分けて2つある。
1つは、通常の稼働時に出力を制御する「制御ドラム」である。
詳細は明かさないが、炉心には複数の貫通穴が同心円上に空けられていて、その貫通穴に円筒形状の制御ドラムが挿入されているという。
制御ドラムには中性子の吸収材が取り付けてあり、同ドラムを回転させて反応を制御する。
もう1つは、炉心中央にある非常用制御棒で、緊急時に自動で挿入される。
なお、緊急時には格納容器の二重構造の中空部にガスを充填し、むしろ熱伝導性を高める。
崩壊熱は自然空気循環によって取り除く仕組みで、格納容器の内部の圧力は上昇せず、安全を確保できるという。
