日本原子力学会 新型炉部会
部会・連絡会セッション「高速炉戦略ロードマップ検討会報告」座長： 山口 彰 （東京大学）(1) 高速炉戦略ロードマップ検討会の検討範囲
笠原 直人（東京大学）(2) 長期的視点からの検討：高速炉開発の意義
森 行秀（MFBR）(3) 短期的視点からの検討：技術継承と東電福島第一事故を踏まえた安全性向上
堺 公明（東海大学）(4) 総合討論
日本原子力学会 2018年 秋の大会 岡山大学津島キャンパス（2018/9/5-7)

1

日本原子力学会 新型炉部会
部会・連絡会セッション「高速炉戦略ロードマップ検討会報告」(1) 高速炉戦略ロードマップ検討会の検討範囲
2018年9月6日

笠原 直人（東京大学）

日本原子力学会 2018年 秋の大会 岡山大学津島キャンパス（2018/9/5-7)

2

 背景

背景と目的

– 東京電力福島第一原子力発電所事故、電力自由化の進展および2016年末の「もんじゅ」廃止措置決定といった情勢の大きな変化により、高速炉開発戦略を練り直す必要性が出てきている。
– 高速炉開発会議の下、戦略ワーキンググループ(WG)では 今後10年程度の高速炉開発戦略ロードマップ構築の検討が実施されている。
– 原子力学会の新型炉部会は新型炉開発のロードマップ構築と関連する研究開発戦略の検討等を実施するために設立されている。

 目的– 今後 検討されるロードマップ[1]を補完する、高速炉サイクル開発の長期目標や人と社会との係りを含む技術戦略を中心に、長期的視点と短期的視点から学会としての見解を示す

高速炉戦略ロードマップ検討会
設置期間： ２０１７年８月～２０１８年１２月[1]原子力関係閣僚会議,「高速炉開発の方針」（2016年12月決定）
日本原子力学会 2018年 秋の大会 岡山大学津島キャンパス（2018/9/5-7)3日本原子力学会 新型炉部会「高速炉戦略ロードマップ検討会」（敬称略・順不同）

笠原 直人(主査)
山野 秀将(幹事)
堺 公明
守田 幸路
高木 直行
関本 博
望月 弘保

東京大学 大学院工学研究科
日本原子力研究開発機構
東海大学 工学部
九州大学 大学院工学研究院
東京都市大学 工学部
元 東京工業大学
東京工業大学科学技術創成研究院
van Rooijen, Willem F. G. 福井大学附属国際原子力工学研究所
元 大阪大学
宮﨑 慶次
元 北海道大学
杉山 憲一郎
元 日本原子力研究開発機構
中江 延男
日本原子力発電(株)小竹 庄司
日本原子力発電(株)宮川 高行
関西電力(株)大本 正人
東京電力ホールディングス(株)後藤 正治(一財)エネルギー総合工学研究所
松井 一秋(一財)電力中央研究所
尾形 孝成(一財)電力中央研究所
太田 宏一

藤田 琢己
完全免震原子炉支持構造(株)奥出 克洋
米国サウスウエスト研究所
藪下 幸久(株)シー・エス・エー・ジャパン
尾崎 博
富士電機(株)内藤 俶孝(株)ナイス
糸岡 聡
日立GEニュークリア・エナジー(株)
浅野 和仁
(株)東芝
田口 正樹
三菱電機(株)黒目 和也
三菱重工業(株)伊藤 隆哉
三菱FBRシステムズ(株)森 行秀
三菱FBRシステムズ(株)大谷 知未
三菱FBRシステムズ(株)市川 健太
三菱FBRシステムズ(株)永田 敬
三菱FBRシステムズ(株)須田 和則
日本原子力研究開発機構
江沼 康弘
日本原子力研究開発機構
大島 宏之
日本原子力研究開発機構
高田 孝
日本原子力研究開発機構
大木 繁夫
日本原子力研究開発機構

計37名
日本原子力学会 2018年 秋の大会 岡山大学津島キャンパス（2018/9/5-7)

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開催実績と計画
2017年度
8検討会

91011
12 12▲▲▲▲▲(9/11) (10/16) (11/20) (12/27) (2/27)
第1回 第2回 第3回 第4回
第5回

もん
じゅ活用WG
その他 （8/22）▲ ▲(9/13（外部 運営委員 15)
学会秋
報告 会にて検討会設置 設置報等）
承認
告2018年度
345▲
(5/9)
第6回

67
89▲▲ ▲△(7/5) (8/22) (9/20)
第7回 第9回 第10回(7/11)
第8回

10~12▲▲▲(4/11) (5/18) (6/28)
第1回 第2回 第3回▲(3/26-28)
学会全体会議にて報告
ﾌﾟﾚｽﾘﾘｰｽ△(9/6)△
学会秋 報告書と資料集
web公開
企画ｾｯﾌﾟﾚｽﾘﾘｰｽ
ｼｮﾝ
解説記事

検討会
第1回：2017/9/11
第2回：2017/10/16
・趣旨確認
・高速炉開発の目・検討会の進め方
標と導入シナリオ
・ロードマップ検討法の検討
・高速炉サイクル技術開 ・ 検 討 会 報 告 書 骨発の意義
子案の検討

第3回：2017/11/20
・高速炉開発の目標と導入シナリオの検討
・論点整理
・高速炉開発状況
・検討会報告書骨子案の検討
第6回：2018/5/9
第7回：2018/7/5
第8回：2018/7/11
・検討会報告書の見直し ・ 検 討 会 報 告 書 の ・ 検 討 会 報 告 書 の レ
検討見直し検討
ビュー
・技術の俯瞰マップの検討
・検討会報告書資料集の執筆分担日本原子力学会 2018年 秋の大会 岡山大学津島キャンパス（2018/9/5-7)

第4回：2017/12/27
・論点整理
・検討会報告書骨子案の検討
・技術の俯瞰マップの検討

第5回：2018/2/27
・検討会報告書ドラフトのレビュー・プレスリリース文書のレビュー
・技術の俯瞰マップの検討

第9回：2018/8/22
第10回：2018/9/20
・ 企 画 セ ッ シ ョ ン 資 料 の レ ・検討会報告書のレビュー
ビュー・検討会報告書資料集のレビュー・プレスリリース文書のレビュー

5日本原子力学会 新型炉部会「高速炉戦略ロードマップ検討会」「廃止措置期間中『もんじゅ』活用検討ワーキンググループ」
笠原 直人(主査)
宮﨑 慶次
杉山 憲一郎
竹田 敏一
岡村 茂樹
小竹 庄司
伊藤 隆哉
竹内 則彦
江沼 康弘
山野 秀将

東京大学
大阪大学（名誉教授）
北海道大学（名誉教授）
福井大学
富山県立大学
日本原子力発電(株)
三菱FBRシステムズ(株)日本原子力研究開発機構
日本原子力研究開発機構
日本原子力研究開発機構（敬称略・順不同）

尾崎 博
富士電機(株)古賀 和浩
富士電機(株)本岡 直人
三菱重工業(株)菊池 裕彦
三菱重工業(株)小野 正博 日立ＧＥニュークリア・エナジー(株)森泉 真
日立GEニュークリア・エナジー(株)神保 昇
東芝エネルギーシステムズ(株)久保田健一 東芝エネルギーシステムズ(株)計10名

メーカー協力者 計8名

2017年度
8910 11 121

2018年度23

もんじゅ活用WG
その他（外部報告等）

第1回：2018/4/11
・趣旨確認
・WGの進め方・もんじゅ側検討状況

456▲(4/11) ▲(5/18) ▲(6/28)
第1回
第2回
第3回

▲（2/27）
戦略RM検討会にてWG設置承認

第2回：2018/5/18
・関西・中京圏大学での検討
・ナトリウム技術維持の必要性
・廃止措置期間中のもんじゅ活用の検討

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78910~12▲(7/5)
第7回RM検討会で報告

第3回：2018/7/・廃止措置期間中のもんじゅ活用の検討
・検討結果のまとめ

6

日本原子力学会 新型炉部会「高速炉戦略ロードマップ検討会報告」(1) 高速炉戦略ロードマップ検討会の検討範囲
a) 検討の基本方針b) 検討範囲c) 技術戦略の視点(2) 長期的視点からの検討：
高速炉開発の意義(3) 短期的視点からの検討：
技術継承と東電福島第一事
故を踏まえた安全性向上

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7

検討の基本方針•••••

新型炉部会：高速炉の研究開発に係る大学、研究機関、メーカ、電力の職員、OBが多く参加
自由な討議を通して、多様な議論の中から本質的な部分を抽出・展開
高速炉開発の意義と開発の方向性について、国民が理解し易い形で提示
技術戦略は、世の中がそれをどのように理解するかを考え、国民に支持が得られる論理（Logic）とそれを支える事実認識(Fact Finding)が必要
以上から、範囲を技術から人や社会まで広げ、以下の（１）から（６）について検討した。
（１）高速炉サイクル開発の意義（２）高速炉サイクル開発の特徴（３）我が国の高速炉開発の歴史と現状（４）海外の高速炉開発の状況（５）長期開発における不確実性とその対応策（６）失敗や事故の経験を活かすマネジメント•

上記の検討に基づき、技術戦略の視点を提示する。

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検討範囲
（１）高速炉サイクル開発の意義•

ウラン資源を無駄なく利用し、持続的な利用を可能とする高速炉サイクルの有用性は、原子力開発の黎明期、1950年代から認識されていた。エネルギー資源の乏しい我が国
では、エネルギー安全保障の観点から、1960年代よりから一貫して高速炉サイクル開発を国策として進めてきている。

•

近年では、高レベル放射性廃棄物の最終処分の問題が原子力利用を継続するための社会問題となっている。高速炉は、軽水炉では燃焼し難いネプツニウム、アメリシウム、キュリウムといった超長寿命の核種（マイナーアクチニド：MA）を核変換または燃焼させることが出来る。

•

世界は脱炭素社会を目指すことで合意されている。我が国もCO2を排出しないベース電源として原子力エネルギーを利用していく方針である[2]。原子力の利用に際して、安全性の確保を大前提に、ウラン資源の利用の大幅な拡大によって長期に亘りエネルギーを安定供給（以下、「資源有効利用」と呼ぶ）し、高レベル放射性廃棄物の減容と潜在的有害度の低減（以下、「環境負荷低減」と呼ぶ）を達成できる技術であることから、高速炉の開発意義は今も変わることはない。
[2] 経済産業省、第５次エネルギー基本計画（案）(2018)

日本原子力学会 2018年 秋の大会 岡山大学津島キャンパス（2018/9/5-7)9高速炉サイクル開発の意義
高速炉サイクルは、ウラン資源の１％程度しか利用できない軽水炉サイクル（プルサーマル）の課題を補い、「資源有効利用」に貢献するウラン238からプルトニウムへの核変換と、「環境負荷低減」に寄与する超長寿命核種（マイナーアクチニド）の燃焼・核変換を、同時に達成できる概念である。
高速炉サイクル

軽水炉（サイクル）
高速炉燃料および軽水炉燃料の一部となるプルトニ
ウムが発生する。

燃焼＊

核分裂生成物の中には、超長寿命核種の、マイナーアクチニド（Am,Cm,Npなど）が含まれる。

燃焼または安全な核種に核変換

天然ウランの大部分を占めるウラン238を有効活用できない。

核変換によるプルトニウムの生産＊直接処分（ワンススルー）：ウラン資源の0.7%程度を利用
サイクル（プルサーマル）：ウラン資源の1%程度を利用

日本原子力学会 2018年 秋の大会 岡山大学津島キャンパス（2018/9/5-7)＊プルトニウムは燃焼と生産の割合により増減率（増殖率）をコントロールできる

10高速炉サイクルの概念
軽水炉
ウラン燃料

残ウランU
プルトニウムPu

再処理により分離

マイナーアクチニドMA
燃料製造
高速炉により燃焼・核変換
両者に柔軟対応
資源有効利用に貢献するPu生産
環境負荷低減に貢献するMAの燃焼・核変換

難易度と効果直接処分（ワンススルー）： 易 放射性物質寿命10万年程度*
U+Puのリサイクル： 中 燃料増殖＋放射性物質寿命８千年程度に短縮*
U+Pu+MAのリサイクル： 難 燃料増殖＋放射性物質寿命３百年程度に短縮*＊放射線の人体への影響が天然ウランと同等に減衰するまでの期間
日本原子力学会 2018年 秋の大会 岡山大学津島キャンパス（2018/9/5-7)11資源有効利用と環境負荷低減への貢献
数千年！
（全量直接処分の1年⽬の潜在的有害度(Sv)を1とした相対値）（全量直接処分の1年目の毒性(Sv)を1とした相対値）
1

1.E+00

同じ発電電力量に対する高レベル廃棄物の放射能による潜在的な有害度500

可採年数(年）

400

300

200

1000
石油天然ガス

石炭

軽水炉利用の場合のウラン

ＦＢＲ利用の場合のウラン（試算）

ウラン資源有効利用によるエネルギー安全保障貢献

直接処分（使用済燃料）

10-1

1.E-01

ガラス固化体（軽水炉再処理技術
回収率：Pu99.5%, U99.6%）

10-2

1.E-02

約3百年

10-3

約8千年 約10万年

1.E-0310-4

1.E-0410-5

1.E-0510-6

ガラス固化体（FBRサイクル
回収率：Pu99.9%, U99.9%, MA99.9%）

10-7

同じ発電量を軽水炉で１年間運転するために必要なウラン量の潜在的有害度に相当

1.E-06

1.E-0710-8
1年
1.E-081.E+00

1.E+01

1.E+02百年

1.E+03

1.E+04万年

1.E+05

1.E+06

百万年

1.E+07

1.E+08億年

1.E+091.E+10

百億年

高レベル廃棄物の潜在的有害度の低減効果
JAEA 次世代高速炉サイクル研究開発センター提供

12
日本原子力学会 2018年 秋の大会 岡山大学津島キャンパス（2018/9/5-7)

検討範囲（２）高速炉サイクル開発の特徴• 高速炉サイクルの開発を含めどんな技術でも、新技術の開発には失敗を繰り返しながらの試行錯誤が必然。原子炉の場合、万一重大事故が起きた場合は被害規模が大きいことから、大きな失敗は許容不可。
•
このため特に慎重に進める必要があり、実験炉、原型炉、実証炉、商用炉と段階を踏んで開発。よって、その実用化には、技術者の現役寿命を超える数十年単位の開発期間が必要[3]。
• 軽水炉でのプルサーマル利用との共用等、効率的な開発が重要。
実証炉
実用炉

原型炉「もんじゅ」

実験炉「常陽」
日本原子力研究開発機構殿提供

日本原子力研究開発機構殿提供

基礎・基盤研究先端
技術の研究開発等

1977年臨界発電プラントとしての信頼性の実証
革新技術の実証1994年臨界1995年事故
2016年廃止措置決定

日本原子力研究開発機構殿提供

実用炉の経済性、信頼性の実証

原型炉「もんじゅ」は経験を積むための研究開発段階炉であり、目的の一つは失敗を含む経験の蓄積である。
[3] 原子力教科書「高速炉システム設計」オーム社(2014)
日本原子力学会 2018年 秋の大会 岡山大学津島キャンパス（2018/9/5-7)

13

検討範囲
（３）我が国の高速炉開発の歴史と現状
•••

•

•

エネルギー資源の乏しい我が国では、エネルギー安全保障の観点から、1960年代から一貫して高速炉サイクル開発を国策として進めてきており、1977年に実験炉「常陽」が1994年に原型炉「もんじゅ」が臨界に達した。
「もんじゅ」は1995年に2次冷却系配管でナトリウム漏えい事故を起こしてから長期間運転停止状態が続いていた。そして、政府は2016年長期間停止状態にあった「もんじゅ」の廃炉を決定した。
近年は、ナトリウム冷却高速炉（MOX燃料）、軽水炉再処理技術を発展させた高速炉用の再処理技術および燃料製造法の2050年頃の実用化を目指した「高速増殖炉サイクル実用化研究開発（FaCT）プロジェクト」が実施されてきた。
「もんじゅ」は、設計・建設・試運転の段階までの技術や知見は蓄積されたが、運転データや運転経験についてはほとんど得られていない。特に、「常陽」の運転では得ることのできない蒸気発生器(SG)を含む水-蒸気系の運転データを「もんじゅ」で得ることの意義は大きいが結局蓄積することができなかった。
「もんじゅ」に対する新規制基準の適用に際しては、本来、軽水炉と異なる高速炉の仕様、および商用炉と異なる試験研究炉の特徴を考慮した基準を新たに策定すべきであったのに対し、原子力規制委員会は時間的制約の中で、商用軽水炉基準と同時期に、その大部分を流用する形で高速炉用基準を策定した。

日本原子力学会 2018年 秋の大会 岡山大学津島キャンパス（2018/9/5-7)14検討範囲（４）海外の高速炉開発の状況
世界の高速炉の開発状況①エネルギーセキュリティの観点から増殖を志向
ロシア
原型炉運転
・ 原型炉（BN-600：60万kWe）運転中。
・ 商用炉から増殖の計画。
・ 100年後のクローズドサイクル完成を目指す。

中国
・ 原型炉はスキップし、ロシアのBN-800導入と、実証炉（CFR600：60万kWe）を建設予定。
・ クローズドサイクルの完成を目指す。

インド
・ 発電機能を有する実験炉（FBTR：1.3万kWe（1985年～））を運転中。
・ 原型炉から増殖の計画。

中

2014年6月
実証炉（BN-800：88万kWe）
初臨界2010年7月
実験炉

2011年7月（CEFR：2万kWe）

初臨界実験炉運転中

初送電
2015年
原型炉

（PFBR：50万kWe）

初臨界予定②増殖技術を習得した上で廃棄物対策中心
フランス

2025年頃商用炉(BN-1200：122万KWｅ)
導入予定

2025年頃実証炉（CFR600：60万kWe）運転開始予定

2025年頃
実証炉・商用炉（CFBR：60万kWe）
導入予定

BN-800外観

2014年1月現在

2030年頃
商用炉
導入予定

PFBR外観2013年4月現在

小型の実証炉に計画変更

現在運転中の炉なし
・ 原型炉（フェニックス：25万kWe（1973年～2010年））及び（ASTRID：10～20kWe）
実証炉（スーパーフェニックス：124万kWe（1985年～1998年））
2024年に建設判断の運転経験があり、増殖性は確認済み。
・ 新ASTRID計画：小型の実証炉建設と、シミュレーション技術及び実験計画の組合せで100万kWe級高速炉を建設できる技術力整備を目指す。
・。
アメリカ ・ 実験炉（EBR-II：2万kWe（1964年～１９９８年）やFermi炉：6万kWe（1963年～1975年）など）の運転経験があり、1977
年政権交代において、核不拡散政策の変更により高速炉計画を改め、商業化を延期。
・ ただし、現在は、技術維持の観点から、国際協力により、放射性廃棄物対策を主眼とした研究開発を実施中。

※イギリスは、実験炉・原型炉の運転経験あり。一方で、北海油田の発見もあり、高速炉計画中止。
ドイツは、実験炉の運転経験あり。一方、原型炉は建設中に政策議論や財政難のため中止。
ロシアは、鉛冷却高速炉等についても開発中。

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日本原子力研究開発機構殿資料

15

検討範囲
（５）長期開発における不確実性とその対応策
••

•
•
•

長期開発に対しては、当初のニーズが陳腐化して役に立たなくなるリスク等が指摘されている。人材を確保し技術を維持していくには、意義を国民に理解してもらう継続努力が必要。
現時点では、ナトリウム冷却高速炉がもっとも実現性が高い技術体系と評価している専門家は多い。しかし、長期的開発期間を考慮すると、現在の主流であるナトリウム冷却以外の可能性も否定できず、国際的開発動向を踏まえた計画の定期的な見直しができる仕組みが必要。
以上より、高速炉サイクル技術の実現に向けては、50年以上に亘る長期の開発計画を具体化し、必要なリソースの確保および効果的な配分が重要となる。
技術の多様性を確保することも重要である。このためには、大学や民間の積極的な活用が有効であると考えられる。
また、適当な期間毎に社会情勢の変化、国内外の開発動向等を考慮して、開発の進め方を見直すことができるホールドポイントを設けることが必要であると考えられる。

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検討範囲
（６）失敗や事故の経験を活かすマネジメント
•
•

•

•

•

高速炉サイクル技術のような新技術開発は、開発中の失敗やトラブル、事故は避けられず、それらのリスクに対するマネジメント（リスクマネジメント）を徹底する必要がある。
ナトリウム漏えい 事故の場合、日本では「もんじゅ」におけるナトリウム漏えいに対するマネジメントに失敗し長期運転停止を招いた。一方、ロシアやフランスは20回以上のナトリウム漏えいを経験しながらも、その経験を技術開発に活かしている。
安全神話などの誤解や、絶対安全か非安全かといった二項対立による不合理な判断がなされることが無いようにも注意が必要である。「もんじゅ」が長期間停止した要因の一つに、ナトリウム漏えいは起こり得ないとの誤解を与える説明をしたことと、事故後もそうした誤解を解く努力をしてこなかったことが挙げられる。
これからは、絶対安全のような安易な説明ではなく、どんなに努力してもトラブルや事故が起る可能性はゼロで無いことを伝えた上で、仮に漏えいなどの事故が発生した場合でも、その影響が炉心などの安全性に影響を及ぼさない緩和対策が講じられていること、さらに安全性を向上させる努力を継続していくことを正しく説明すべきである。
また、軽水炉と高速炉では、炉心損傷事故につながる要因と、事故時の影響緩和策が異なることから、それを考慮した対策や規制が合理的であることを、ねばり強く説明していくことが必要である。

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高速炉 BN-600の運転実績
 2017年4月8日に、電力グリッドへの初併入（1980年4月8日）から37周年を達成。
 BN-600の商業運転開始以降の平均設備利用率（1982年～2016年）：75.55％
2014年から2016年までの平均設備利用率は85.9％。
 2016年には、過去最高の稼働率87.5％を記録。
年間発電量（kWh/年）
定格発電出力（kW）×365日×24時間

設備利用率 （％）

設備利用率＝

出典： Yu.V. Nosov, et al.,” USSR and Russian fast reactor operation through the example of the BN600 reactor operating

experience and peculiarities of the new generation BN800 reactor power unit commissioning,” IAEA-CN245-553, FR17 (2017)
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技術戦略の視点
上記検討範囲の（１）のように高速炉サイクル開発の意義は大きいが、（２）のように開発期間は長期になる。これに対して（３）～（５）で述べた現在の情勢や不確定性があり、（６）のような新しいマネジメントも求められていることから、従来のような単調なステップアップによる計画では、長期開発は困難が予想される。
このため、現状の情勢や目先の利益からは一定の距離を置いて100年程度は揺らがない普遍的な目標を定め、そこからバックキャストで長期計画を考えることとする。
次に現実的な視点から、長期計画との整合性を前提とした上、現在の情勢から出発してフォアキャストで短期計画を検討することとする。このような長期と短期の２つの視点を設けることで、長期に亘る一貫性と不確実性に対する柔軟性の両者を確保する方針とする。

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