三菱重工技報 VOL.45 NO.1: 2008

特集論37

原子力発電プラントの普及拡大に向けた最新の取組み
原子力総合カンパニーとしてグローバルな展開により地球温暖化対策に貢献

文

The Recent Activities of Nuclear PowerGlobalization
Our Provision Against Global Warming by
Global Deployment of Our Own Technologies
as "Integrated Nuclear Power Plant Supply
Company"山内

澄＊1

鈴 木 成 光＊2

Kiyoshi Yamauchi

当社は原子力総合カンパニー

Shigemitsu Suzuki

として， エンジニアリング力 ， ものづくり力 ， 技術サポート力

を軸に原子力発電プラントの普及拡大に向けて取組んでおり，主要機器輸出の実績も多く有している．
現在， 大型戦略炉 US-APWR型戦略炉 PBMRの投入， 中型戦略炉 ATMEA1の AREVA との共同開発，そして小の開発を軸に，グローバル展開を加速している．また，核燃料サイクルも国際展開を図っている．世界のエネルギーの問題，環境問題の解決の一翼を担うべく，これら当社の原子力事業のグローバル展開に関する最新動向について紹介する．

1．地球温暖化対策における原子力発電の役割
1997 年 12 月，京都で開催された気候変動枠組条約会議（COP3）において，温室効果ガスの削減目標がへのエネルギー転換時に発生する，エネルギー起源のCO2 が温室効果ガスの９割を占めており，省エネルギーや新エネルギーの推進と共に，発電時に CO2 を全く排出しない原子力発電は最も効果的な対策の一つと考えられている．
原子力の発電電力量当たりの CO2 排出量は，石炭・1 kWh 当たりの CO2 排出量決められた．我が国の場合，エネルギー消費や電力等

1 000

地球温暖化問題は世界共通の最優先課題となりつつあり，石油価格の高騰が続く中，欧米各国でも原子力

600

図１742 （g-CO2 /kWh（送電端））
608
887

400

519
704

：発電燃料燃焼：設備・運用

478
408

200

発電種類に比べても極めて少なく（図１参照），温室効果ガスの削減に大きく貢献できる．

8000

石油火力はもちろん，太陽熱，風力等の自然エネルギー

975※発電燃料の燃焼に加え，原料の採掘から発電設備等の建設・燃料輸送・精製・運用・保守等のために消費される全てのエネルギーを対象として CO2排出量を算出※原子力については，現在計画中の使用済燃料国内再処理・プルサーマル利用（1 回リサイクルを前提）・高レベル放射性廃棄物処分等を含めて算出

8838

石炭火
力

石油火
力

130

111

5329221511

L
N
G
火
力

L︵N複G合火︶
力

太陽
光

風力

原子
力

地熱

中小水力

出典：電力中央研究所報告書

他

各種電源別の CO2 排出量

電事連のホームページより http://www.fepc-atomic.
jp/library/zumen/pdf-data/all02.pdf

発電を再評価する動きが活発化している．米国ではスリーマイルアイランド（TMI）原子力発電所事故以来，に東京で開催された，アジア９カ国の原子力担当相ら

30 年近く新規原子力発電所の建設が途絶えていたが，による，アジア原子力協力フォーラムの大臣級会合で2005 年に包括エネルギー法案が可決されたことを契は，温暖化対策のために原子力発電を推進すべきとす機に，新規に 20-30 基の原子力発電所を建設する計画

る共同コミュニケが採択された．京都議定書に続く温が進んでいる．欧州でも各国で新設建設に向けた動き

暖化ガス削減の次期枠組み（ポスト京都議定書）で原が急速に広がりつつある．中国やインドでは，急増す子力発電を温暖化ガス削減の有効な手段として認めるる電力需要に応えるために原子力発電の建設計画を推よう共同で国際社会に働きかけていき，原子力発電のし進めており，東南アジアの国々でも中長期的に原子新規導入や増設計画が相次ぐアジア地域への協力の加力発電を計画している国が増えている．2007 年 12 月

速をねらいとしている．

＊1＊2

原子力事業本部原子力技術センター長
原子力事業本部原子力技術センター原子力技術部長

三菱重工技報 VOL.45 NO.1: 200838

このように， 原子力ルネッサンスとも呼ばれる世界で高まる原子力発電のニーズに対して，プラント建設やメンテナンス業務を継続し蓄積してきた当社の新鋭の加工技術である電子ビーム溶接を適用するなどして高精度の確保，信頼性の向上を図っている．
プラント建設技術は製造技術と同様に，経験による原子力技術への期待は大きく，事業のグローバル化を技術の蓄積としての推し進めることとしている．

当社では，鋼板コンクリート（SC）を使った工法や2．グローバル化を支える技術

ものづくり力が要求される．

プレハブ大型ブロック化により，建設工期の短縮を実現している．図２は日本最新の PWR プラントである

原子力の利用では安全・安心の社会ニーズに応えて（株）
泊３号機の原子炉格納容器上部を据付
北海道電力

社会に受け入れられることが最も大切であり，このためけるところである．直径約 40 m もの原子炉格納容器にはプラントライフのすべてをカバーした総合技術力

上部を現場で組み立て，超大容量クレーンで吊り上げ，が重要である．当社は，原子力総合カンパニー として，原子炉格納容器の円筒部と周長で数 mm 以下の精度

これを エンジニアリング力 ，製造・建設の ものづでの据え付けを行うもので，2005 年９月に完了した．

くり力 ，保全を中心とした 技術サポート力 を軸にまた，泊３号機に納入した蒸気発生器は，当社の製具現化しており，これらがグローバル化を支える基幹部

作累計 100 基目の蒸気発生器となっている．

分と考えている．
2．1

エンジニアリング力

当社の持つ世界的に誇れる技術として，原子力プラ超大容量クレーン

ントの根幹である炉心設計技術，安全解析技術がある．

直径約 40 m の格納容器上部

原子炉やプラントがいかに安定的に運転制御できるか，また，異常が生じた場合に原子炉安全保護系や安全設備が作動して，原子炉やプラントの安全がいかに確保されるかの解析などがその例として挙げられる．
また，プラントの開 発 設 計 技 術と し て の三 次元
データ 活用の 経験は 長 く，プ ラ ン ト全 体 の 膨 大なデータを正しく効率的に活用するためのシステムを確立し，その運用ノウハウを蓄積している．これにより材料の調達はもとより，CAM（Computer AidedManufacturing）による製造，各種検査での承認，ま図２

ものづくり力（プラント建設技術）

北海道電力
（株）
泊３号機の格納容器建設．

た，建設工程管理などを通して高精度な製作と短工期での建設，また，ヒューマンエラーの防止などに大き2．3く役立っており，優れた品質保証体制／品質マネジメ

エンジニアリング力 ， ものづくり力

ントシステム（QMS）の確立につながっている．

技術サポート力

電気事業者のニーズに応えるに加えて，技術サポート力

も重PWR 燃料の開発・設計においても，豊富な供給要な技術力である．既設プラントを最大限に有効活用

実績と高い信頼性を誇っている．2007 年末で累計約するため，プラントの保全分野で，プラントの稼働率18 000 体の燃料集合体の製造実績があり，海外燃料向上に寄与する高度な検査，総合予防保全の提案，補に比べ１桁低い破損率を達成している．また，電気修工事，そして機器の取替えなどプラント全体を熟知

事業者のニーズに応え燃料の高燃焼度化を着実に進しているからこそ出来る技術サポートが当社のめてきており，現在は 55 GWd/t 高燃焼度燃料まで実サポート力技術である．

用化されている．今後更なる高燃焼度化に向け 70 〜保全技術の集大成が大型機器の取替えである．当社

80 GWd/t の燃料開発に世界の先陣を切って挑戦する

は製造技術とプラントの総合エンジニアリング技術の予定である．燃料の開発では，設計以外にも炉心設計，融合により，作業員が放射線下で作業する時間を最短安全評価，プラント設備への影響評価，輸送容器の設で済ます短工期の大型取替工事を数多く実現している．

計，燃料加工の検討などの，全ての分野に経験をいかして取り組んでいる．
2．2

ものづくり力3．主要機器輸出の実績
表１は機器輸出実績を欧州，米州（含む中米，南米），原子力の製造技術は広範囲にわたっている．例えば，アジア別に並べたものである．米州向けは既設プラン

原子力特有の大型機器の加工に対する技術として，最トの取替え用に上部原子炉容器や蒸気発生器を数多く

三菱重工技報 VOL.45 NO.1: 2008

表139ている．US-APWR の主要技術は 1 700 MWe 級の大主要機器輸出の実績
欧州

米州

アジア

合計

出力と燃料経済性の両立，及び安全性・信頼性・保守

1（1）

−

23（1）

3

16（5）

−

19（5）

性の向上である．

16（8）

6（4）

−

22（12）

1 次冷却材ポンプ

−

−

8（4）

8（4）

タービン

2

28（4）

8（4）

原子炉容器
上部原子炉容器
蒸気発生器（）：製造中または据付前の内数

US-APWR は，2006 年７月から米国原子力規制委
員 会（NRC） と DC（Design Certiﬁcation： 設 計 認証）に向けた事前レビューを実施しており，国内審査済みのプルーブンな軽水炉であることが認められ，米国 NRC や米国電気事業者とのコンタクトを加速し納入している．欧州向けはフィンランド ERP 初号機た結果，2007 年 12 月末に短期間で DC 申請を行い，の原子炉容器やフランスやベルギーへ蒸気発生器の実

DC およびそれに続く COL（combined Construction

績がある．最近では 2007 年９月末に中国向けのター

Operating License; 建設運転同時認可）の審査を並行

ビン２基を，2007 年 11 月にはブラジル電力公社向けして実施する計画である．の上部原子炉容器を受注している．世界の原子力発電

本年，7 月 1 日には当社 100 ％出資の現地法人

三所の 70 ％近くが PWR 型であることから，今後当社

菱 原 子 力 シ ス テ ム ズ （Mitsubishi Nuclear Energyの機器製造技術と品質保証体制に対する期待はますま

Systems Inc.：略称 MNES）をワシントン DC に設立し，す高まるものと考えている．

DC 取得手続きに関する現地業務と共に，新規プラン

4．世界戦略炉の開発と市場投入
4．1

大型戦略炉 US-APWR

トの受注活動及び取替用大型機器の供給事業も担当し，米国における当社原子力事業の総合的な拠点としての役割を担うべく営業を開始している．2012 年には現在，米国許認可が順調に進んでいる US-APWR

US-APWR の１号機をルミナント社コマンチェピーク

は， 米国電気事業 者の 早 期 建 設ニ ー ズ に応 えるた

サイトに建設開始を期待しており，今後米国での後続め，日本国内向けにすでに基本設計が固まっているプラントの建設についても活動していく予定である．

APWR をベースに米国市場に投入した．単機の電気
出力 1 700 MWe は世界最大の大型炉であり，24 ヶ月

4．2

中型戦略炉 ATMEA1

次 に，AREVA 社 と 共 同 開 発 中 の中型戦略炉

連続運転が可能な炉心により，従来よりウラン消費量ATMEA1が 18 ％少ない燃料経済性に優れたものにしている（図共に開発・設計・製造・建設・保守の全分野をカバー

３参照）．また，最も優先されるべき安全性についてする総合原子力メーカである．世界トップの総合力をは，パッシブ技術とアクティブ技術を組み合わせた安持つ２大原子力メーカが協調することで，魅力ある原全系や航空機衝突対策など，世界トップレベルの安全子力プラントを非常に短い開発期間で市場投入するた性を有している．さらに，建設費低減という電気事業め現在開発を進めており，ATMEA1 の開発でシナジー者の強いニーズに応え，建設工期も 41 ヶ月を目指し，効果が期待できる．両社で 12 の原子力工場を持って総合技術を結集して現地の状況を加味した検討に入っおり，機器製作などでのボトルネックを回避できる．

について紹介する．当社と AREVA 社はまた，トータル 120 基を超える原子力プラント建設の経験，ノウハウを統合して，IAEA，米国，欧州，日本の規制に適合させ，幅広い建設サイトの送電線条件に柔軟に対応できる 1 100 MWe の出力とした．航空機衝突にも耐え，シビアアクシデント時も原子炉格納容器の健全性を長期にわたり確保できることを設計コンセプトとしており，世界中で建設・運転可能な原子炉に作り上げる．既に，プラントの概念設計は完了しており，11 月に設立された合弁会社 ATMEA で開発と受注活動を加速する（図４参照）．
4．3■ 世界最大級の電気出力（1 700 MWeクラス）■ 24ヶ月連続運転による燃料経済性の向上■ 目標建設工期 41ヶ月

図３

大型戦略炉 US-APWR

小型戦略炉 PBMR

小型戦略炉 PBMR は，炉心溶融のないペブルベッ
ド燃料を用い，冷却媒体には放射化しないヘリウムガスを使う原子炉である．ペブルベッド燃料は酸化ウランを黒鉛と混合して直径約６cm の球状に圧縮成型し三菱重工技報 VOL.45 NO.1: 200840

電気出力：165 MWe
発電効率：＞40 ％

炉心槽

原子炉

低圧/高圧
圧縮機

パワー
タービン

再生
熱交換器

発電機

：MHI 所掌範囲■ 三菱重工のガスタービン技術，原子力機器の設計・製造技術，とPBMR 社のガス炉技術を融合■ 三菱重工と AREVA 社のシナジー効果で開発期間短縮■ 実証機：南アフリカクバーグ（2013 年運転開始）■ 設計・拡販のための JV：ATMEA 社を設立： 2007.11

図５■ 電気出力：1 100 MWe の送電端出力

図４

小型戦略炉 PBMR

中型戦略炉 ATMEA1Consolidated Fuel Treatment Center） の 一 括 提 案たものである．当社は 2001 年からプロジェクトに参を募集する米国エネルギー省（DOE：Department画しており，当社のガスタービン技術，原子力機器設of Energy）の計・製造技術と PBMR 社のガス炉技術を融合してプ（GNEP：Global Nuclear Energy Partnership）構想ロジェクトを推進している．電気出力は 165 MWe でに AREVA 社，日本原燃（株）と共同で提案し選定さ地域ごとの電力需要に応じて増設可能なモジュール型れた．本提案は米国の構想への参画を決定した日本政としており，分散型電源として需要が期待されている．

府の意向を踏まえたもので，日本が開発を推進していPBMR は南アフリカの電気事業者である ESKOM 社

る高速増殖炉のコンセプトが世界標準となることを目がケープタウン西方のクバーグ原子力発電所サイトに指して取り組んでいる．

建設予定で，2013 年までに運転を開始する計画である（図５参照）．また，米国への展開も計画しており，NRC 向けに DC の事前説明を行っている．

5．核燃料サイクルの確立と国際展開

6．おわ国際エネルギーパートナーシップ

りに

今後，世界で高まる原子力発電のニーズに対して日本の原子力メーカの活躍の場はグローバル化している．当社は，原子力利用では安全・安心が最優先

最後に核燃料サイクルの確立と国際展開について紹と考えており，原子炉設備，プラントシステム，機器，介する．核燃料サイクルの確立に関して当社は高速増燃料，タービンを自前の技術で供給し続けており，そ殖炉（FBR）分野や六ヶ所再処理工場に代表されるの経験を活かして世界のニーズに応えたいと考えてい核燃料サイクル分野で長年の広範囲な実績があり，豊る．また，これらの経験に基づくノウハウの蓄積を有富な経験と最先端の技術で取り組んできた．

することによって，海外展開に於ける海外企業の活用

5．1

核燃料サイクルの確立を確実に行えると考える．更にグローバルな設計認証

FBR の実用化に向けて，実験炉「常陽」，原型炉「もの取得や海外での建設経験の蓄積は，国内電気事業者んじゅ」で当社は重要な役割を果たしてきた．経済性の信頼に応えるためにも重要と考えている．
今こそ 原の両立を実現したコンセプトであることが認められ，

子力総合カンパニー

当社は国の FBR 開発の中核会社として選定された．

厳しい品質要求などで培われた経験をいかして， 自これを受け，実証炉と実用炉の開発・設計を実施する

前の技術エンジニアリング会社として，新たに三菱 FBR シス化に取組み，世界のエネルギー問題，環境問題の解決テムズ（MFBR）を設立し，2007 年７月より事業をの一翼を担いたいと考えている．

として，日本での高度な規制やで世界の期待に応えて原子力のグローバル開始した．
5．2

核燃料サイクルの国際展開

米国においてプルトニウムなどを燃焼させるための 先 進 リ サ イ ク ル 炉（ARR ：Advanced RecyclingReactor）と，使用済み燃料を再処理・再利用するための設備である統合核燃料取扱センター（CFTC：山内澄鈴木成光