原子力発電について考える

原子力発電について考える

私は液体金属を冷却材とした高速炉はダメだと思っていた okloというカリフォルニア州サンタクララに拠点を置く企業がある

マサチューセッツ工科大学卒業生のジェイコブ・デウィットとキャロライン・コクランという人物が設立した企業らしい

okloは液体ナトリウムを冷却材として小型原子炉を開発している まだ実用化はしていない

液体金属は空気や水と反応しやすい為、扱い辛く、高速増殖炉もんじゅの事例を見てもダメなんだと思っていたが、小型原子炉ではそうでもないらしい

okloの小型原子炉では熱パイプが数百本あり、炉心に均等に配置されているらしい ポンプ・バルブを付けずとも、その熱パイプで冷却するために、冷却材の流出もない 更に数百本の熱パイプで空気を循環させるために、仮に熱パイプが一本喪失したとしても局所的に温度が上昇するだけで抑えられるのだ 更に、原子炉自体を地下に埋め込んである 停電しても、数百本で熱パイプで自動放熱して、崩壊熱も排熱する仕組みなのだ

タービンも蒸気で回さず、ブレトンCO2というので回すために、水と液体燃料の接触も起こりえず、蒸気爆発も起こりえない

更に、核種分離された使用済み核燃料を燃料化したものを燃やして、核種変換をして、無害化に10万年以上掛かる放射性物質を500年ほどで無害化できるまでにすることも可能なのだ

更に小型であるために、数百本の熱パイプだけで、仮に空冷ファンが止まったとしても自然に冷やせてしまうのだ

NuScale Powerというアメリカの企業がある

オレゴン州タイガードに拠点を持つ上場企業だ

加圧水型の軽水炉の小型原子炉を開発している まだ実用化は出来ていない

ただルーマニアに建造する計画が進行中でその契約が上手く約定すれば、2030年には世界初の小型軽水炉が実用運転される可能性が高い

NuScale小型原子炉は炉心と蒸気発生器が同じ缶に溶接されていて、ポンプなしで自然に受動的に冷却出来るように設計されているため、電源喪失しても勝手に冷えて勝手に止まる

更に地下プールにモジュール全体を沈めるために、衝突や航空機などの追突のリスクが大幅に軽減されているのだ

正直、最新の小型原子炉はこんな感じで従来のものと比べて遥かに安全で先を行っている

ここで、使用済み核燃料について考えてみよう それをどうすれば無害化出来るのかについてだ

現状では、分離（Partitioning）＋核種変換（Transmutation）をして有害性を下げるしか方法しかない

これをP＆Tサイクルという

そして有害性が10万年あったものを500年ほどにして、最終処分場に埋め人類が見守るしかないだろう

10万年は無理でも500年くらいだったらどうにかなるのだ

その間に、更に無害化出来る技術が出来るかも知れないので、気長に研究開発を絶やさず努力し続けるしかないと思う

核種分離には大きく分けて二種類ある

湿式再処理と乾式再処理だ

湿式は、炭素を含む有機配位子を使う 配位子とは、金属イオンに電子対を与えて結合する分子やイオンの事だ 有機物にウランやプルトニウムのような強い放射性物質をくっつけて、取り出すといったイメージだ だいたいOとかNにくっつく そうやって取り出した金属を加工して、高速炉などで燃やし発電と同時に有害性も減らせるというわけだ この高速炉で燃やすのが核種変換である

乾式は、電気分解でウランやプルトニウムのようなメジャーアクチノイド～そうでないマイナーアクチノイドのような強い放射性物質を取り出す方法だ

湿式の方がコストが低く実績もあるが、乾式の方がプルトニウムを合金で取れるため安全で、水を殆ど使わないため臨界も起きにくく、コンパクトになるとされている

湿式だとプルトニウムが二酸化プルトニウムとして取れるので純度が高く危険性が高い

核種変換は、核種に高速中性子を当てて核分裂・核変換させる技術だ これで、長寿命の核種を変換し放射能とその寿命を大幅に下げるというものだ

高速炉や、加速器駆動未臨界炉(ADS)、溶融塩炉、高温ガス炉などが上げられる

高速炉は、ナトリウムなどの液体金属を冷却材とした炉です 水が冷却材でないために、中性子が減速しにくく、核種分離などで加工済みの使用済み核燃料などを燃やす事も出来、増殖し後で使う事も出来ます

加速器駆動未臨界炉は中性子の増え方Kが1未満の原子炉で、軽水炉と高速炉では、このKが1に保たれている これが1を超えると、指数関数的に反応が倍増するので危険なのだ 核兵器とかメルトダウンのような暴走事故はKが1を超えると起きる

加速器駆動未臨界炉ではKが1未満で使う為にある程度の安全が確保されているために、ウランやプルトニウム以外のマイナーアクチノイドを40％くらいの割合で燃やせる

軽水炉だと2～3％ほどが限界で、高速炉でも5～15％ほどが限界だと言われている ウランやプルトニウムのようなメジャーアクチノイドだと高速炉の方が20％ほど多く燃やせるとされている

溶融塩炉は液体フッ化塩いわゆるトリウム溶融塩のような溶融塩自体が燃料であり冷却材にもなる原子炉だ

プルトニウムやウラン235などを少し混焼することもできる

²³²Th(n,γ)→²³³Th →β–→²³³Pa →β–→²³³Uこんな感じで燃える

沸点が1400℃ほどと高いので、仮に停電などで冷却出来なくなっても十分に臨界を起こさずに済む

異常事態が起きれば底にあるタンクに溶融塩を重力で落として自然に冷やさせる仕組みだ

ウランではなくトリウムを燃やすので資源も豊富なのだ

まだ実用化はしておらず、塩の腐食に耐えられる設計が課題となっている

高温ガス炉はヘリウムなぢのガスを冷却材とした原子炉だ

一粒一粒が1ミリほどのTRISOと呼ばれる燃料粒子を燃やす セラミックで包まれた低濃縮ウランを分裂させ、熱と中性子を得る方法だ

黒鉛で中性子を減速し制御しつつ、高温ヘリウムで燃焼する

入口250℃、出口950℃ほど

SiCセラミック層（気密・構造強度）は 1,600 °Cでも破損しにくい為、被覆管溶け出しメルトダウンが起こる可能性は殆どない

TRISOにプルトニウムやマイナーアクチニドを混ぜて燃焼する研究も進められていて、出来るとされている

これらの事から私が言いたかったことは、原子力発電はやらないとむしろ危険であるということだ

小型化した高速炉やトリウム溶融塩炉、高温ガス炉のような次世代型の原子炉を新設するか加速器駆動未臨界炉でも新設して、核種変換しないと逆に危険なのだ

地震大国である事を言い訳に外国の核種変換、核種分離出来る施設に頼んで送り出すしかなくなるということだ

そうしてその分野で先を行かれて、置いて行かれるのだろう というより既に置いて行かれていると思う

原子力発電は安定した電力供給に欠かせない電源であると同時に危険だ 放射能は決して安全なんかではない だからこそ、日々の研究が必要なのだ

無害化への果てしない努力なくして、持ってはいけないものだ それは、一度作ってしまったからには後戻りも出来ないものだと思うのだ

30年後くらいには、太陽光と蓄電池が主流な電源になっているとは思う

しかし、未だ30年は掛かるだろうと思う それまで原子力発電も火力も必須だと思うのだ

それに太陽光は、太陽が出ない日は発電量が著しく減るので安定しない 蓄電池で貯めていたとしても、足りない日は出てくるだろう

だいたいの自然由来のエネルギーは、安定しないのだ

どの道、必要なのである

これは一年と半年前ほどにワイが調べてまとめた、原子力発電に対する解説である

https://youtu.be/leVl9InJZoA?si=NYpkdFAOEDKqSR58

そして、こっちが最エネに対する解説である

https://youtu.be/mQUj3Q4yRHY?si=R-4PGUlv60dqC9IS

これは一年半ほど前、考えたものであるが欠点もあるし見立ても誤っている 正直なところ私自身、再エネは太陽光と水力以外、今のところ大した力にはならないと思っている 洋上風力はまあまあ力にはなるだろうが、言うほどだと思う

そのほか、地熱やら藻やらは現実的でないと思う

2026年3月31日追記

とはいえ、私は原子力発電所で働きたいとは思えない

見学だったらまだしも毎日働き、そこに泊まったりすることもあるとなると億劫になる

勿論、十二分過ぎる安全対策が為されていて年間で受ける線量も僅かでだいたいの人は殆ど平均的な線量と大差がない事も頭では理解している

むしろ、地震や津波に備えて作られており、日ごろから厳しい訓練をしている為、普通に家に住んでいるよりずっと安全なのだ

大地震が直撃すれば耐震性能のない普通の家は倒壊し、運が悪ければ下敷きになる可能性も高いが原子力発電所のような頑丈な場所でそれはまずないだろう また食料などの備蓄もしっかりしており、津波対策もされている

調べればわかるがここまでやるかといった程に過剰な程の人員が24時間勤務で待機しており、緊急時の時の為の訓練が毎日行われており、周辺地域からの支援体制も拡充されている

しかし、原子力発電所に毎日通いたいとは思えない

感謝されるようにはなって来ているが、偏見の目で見るものさえ未だいるのが現状なのだ

感謝されても、給与が上がるわけではないのだ

電力会社の利益も少ない、電力のようなビジネスで儲けるのは難しい

スケールしても顧客は電気代上げるなというのだ

原子力発電所は動かさないと固定費だけで赤字垂れ流しである

動かした方が、その分が浮きその時期は安くて安定した電力が供給できるのだ

廃炉までの事を考えると会社の利益的には＋にはならないかも知れないが、その時期に停電させず、安定して電力が供給出来た事にも、安全保障上電力を途切れさせなかった事はそれ以上の意味を持つ

そして、技術継承や技術開発の側面まで考えると、単に赤字云々で片付く問題ではない事がわかると思う

なので、原子力発電所の重要性は理解しているのだが、自分が働くとなると嫌である

そして、現場の人間からすれば兎に角給与を上げて欲しいだろうと思う

原子力発電は地域の経済も支えている、多くの雇用を支え仕事を生み出しているのも事実だ

例え稼働していなかったとしても、仕事がそれで作られているのである

そして技術も受け継がれるのだ

勿論、稼働している時の方が仕事も産まれるが、稼働していないからと言って全てがお荷物になるわけでもないのである

サムネはsunflower pixai