「水なしでは生きられない」という法則を覆せ！将来的には第4世代の原子力発電が期待されます！

人類の発展はエネルギーと切り離せないものであり、エネルギーの節約と持続可能性も将来のエネルギー開発の目標です。第4世代原子炉の研究シリーズには、期待できるモデルがある。その核燃料はウランではなくトリウムです。採掘が容易なだけでなく、より安全で環境にも優しいです。

現在、世界中の原子力発電所の約60％が加圧水型原子炉技術を採用しています。原子力発電所は元素の核分裂によってエネルギーを放出することで電気を生み出します。具体的には、核燃料は連鎖反応によって核分裂熱を継続的に発生し、その熱は水によって奪われ、水は加熱されて蒸気になります。蒸気は蒸気タービンを駆動して電気を生み出し、水は冷却の役割も果たします。このサイクルは続きます。しかし、蒸気タービンの発電効率を向上させるためには、温度を下げることは費用対効果が良くありません。しかし、水は常圧では100℃で沸騰するため、沸点を上げるには水に圧力をかける必要があります。これは加圧水型原子炉の名前の由来でもあります。

高圧、高放射線の作業環境では、材料に対する要求が非常に高くなりますが、通常の状況では問題はありません。設計者は多くの極端な状況を考慮し、さまざまな対策を講じました。しかし、どんなに優れた設計であっても、自然災害や人為的な災害の繰り返しの影響に耐えることはできません。

人類の発展はエネルギーと切り離せないものです。現在、当社は省エネと排出削減に重点を置いています。近い将来、化石エネルギーは必然的に廃止されるでしょうが、誰がその役割を引き継ぐのでしょうか?原子力エネルギーは現在、バトンを引き継ぐ最も有望なエネルギーであるように思われるが、これまでの原子炉に頼るだけでは十分ではないかもしれない。

現在研究が進められている第4世代原子炉の中でも、期待できるのがトリウム系溶融塩炉TMSRだ。名前が示す通り、その核燃料はウランではなくトリウムであり、冷却材と燃料としてフッ化トリウムを使用します。トリウム自体は連鎖反応を起こすことができないため、トリウム 232 を中性子で照射してウラン 233 に変換する必要があります。ウラン 233 は連鎖反応を起こすことができ、また中性子源として機能してトリウム 232 を継続的に照射し、増殖させることもできます。溶融塩状態のフッ化トリウムは高温で熱容量が大きいため、作業効率が高くなります。そして、通常の圧力下でのみ動作する必要があります。

さらに、トラブルが発生した場合、温度上昇により原子炉底部のヒューズが直接溶解し、溶融塩が急速に流出します。ウラン 233 中性子源の衝撃がなければ、トリウムはトリウムのままであり、連鎖反応を継続できません。温度が下がると、溶融塩は固まり、コア全体を包みます。福島の炉心溶融のような事態は起こらないだろう。炉心を冷却するために継続的に水を使用しなければならず、最終的には大量の核廃水が発生することになる。もっとわかりやすく言えば、前者は大釜の下から燃料を取り除くようなもので、後者は水を追加することで沸騰を止めようとするだけです。どちらがより信頼性が高く、合理的であるかは明らかです。

同時に、核廃棄物の観点から見ると、トリウム炉から生成される核廃棄物の半減期はウラン炉に比べて数万年から 500 年に直接短縮されます。結局、廃棄物の処理にもコストがかかります。言うまでもなく、埋蔵量と採掘の容易さの点では、トリウムはウランよりもはるかに安価です。安全の観点から、ウランの杭は水の近くに建設する必要があります。前述したように、冷却には水が必要です。水辺は電力不足に悩む開発地域であることが多いのですが、ひとたび事故が起きれば被害はより深刻になります。トリウム杭にはこの問題がなく、開発が遅れている地域や水不足の地域での推進に非常に適しています。

もちろん、何事にも長所と短所はあります。トリウム炉の設計と製造は確かにより複雑で技術的に困難です。そうでなければ、ウランが街中に積み上げられることはないだろう。言うまでもなく、ウランの山には副産物として原子爆弾の原料となるプルトニウム 239 も生成されます。これにより、米国とソ連が多くの選択肢の中からこの案を選んだ理由が容易に理解できます。しかし、これによりトリウム原子炉にはもう一つの利点が生まれます。核兵器の拡散を心配することなく発展途上国に輸出することができ、世界中の人々を本当に幸せにすることができるのです。