三菱重工技報 VOL.45 NO.1: 2008

特集論47

高速増殖炉の実用化に向けた取組み

文

Mitsubishi Activities for FBR
Commercialization Development
本 岡 直 人＊1

Naoto Motooka

伊 藤 隆 哉

＊3

Takaya Ito

佐 藤 裕 之＊2
Hiroyuki Sato

國茂＊4

嶋Shigeru Kunishima

ウランを半永久的資源として有効利用できる高速増殖炉（以下 FBR と略す）サイクルは 国家基幹技術に位置付けられ，国家プロジェクトとして開発されている．当社もこの国家プロジェクトに積極的に参画してきており，平成 18 年 10 月には FBR 実用炉の主概念に当社提案の Na 冷却ループ型大型炉が選定され，さらに平成 19 年 4 月にはこれまでの実績が評価され FBR 開発を担う中核会社に選定された．これを受け当社は FBR 開発を推進するため

三菱 FBR システムズ株式会社 （略称：MFBR）を設立した．

今後も中核会社として 2025 年に計画されている実証炉運開に向け重点的かつ加速的に研究開発を推進し，FBR の早期の実用化を目指していく．

1．はじめ( )FBR 開発の基本方針 1 ，などを受け 2025 年頃までのに実証炉の実現（運転開始），2050 年以前の商業ベース( )FBR サイクルは，ウランを有効利用することによでの FBR 導入と言う具体的目標が設定された 3 ．当り他のエネルギー源と比べ 10 倍以上のエネルギーを社もこの国家プロジェクトに初期段階から積極的に参発生させる潜在能力を有している（図１）ため， 半画し，原子力プラントメーカとして Na 冷却炉特有の永久的な資源(1)と期待されている．また CO2 発生量も化石燃料に比べ 1/100 程度に抑制され，地球温暖使用条件に対応した設計，製造，検査などの技術を蓄積・向上させてきた．

化対策にも大きく寄与する．これまで FBR は，国家

2．当社の FBR 開発への取組み

プロジェクトとして（独）日本原子力研究開発機構（以下 JAEA と略称）が中心となり研究開発が行われて我が国の FBR 開発は，高速実験炉「常陽」，高速おり，2006 年３月には総合科学技術会議において，増殖原型炉「もんじゅ」と段階的に進められてきておFBR サイクル技術は我が国のエネルギー安定供給にり，現在「もんじゅ」では運転再開に向けプラント確大いに貢献し，産業の発展と国民生活の向上に資する認試験が行われている．当社はこれらのプラントエン技術であり，その開発には国家による大規模かつ長期ジニアリングや主要機器の設計，製作，現地工事を担(2)に位置付当するとともに，「常陽」MK- Ⅲ改造工事（出力アッけられた．さらに，原子力委員会によりまとめられたプに伴う２次系設備の改造）や Na 漏えい対策のため的な支援が必要として，国家基幹技術の「もんじゅ」改造工事にも参画し，プラント全般にエネルギー量（Gtoe）10 000わたる設計技術，製作技術，現地工事技術のみならず，（確認埋蔵量から換算）Na 機器，配管の改造技術も高めてきた．
また，「もんじゅ」に続く炉として，電気事業者なプルサーマルの場合

1 000

どで取り組んだ電力実証炉の設計や技術開発にも参画してきた．さらに，これを発展させ経済性を有する実用化像とそこに至るまでの研究開発を明確にするた

100

めに，JAEA を中心として電気事業者，メーカなどで実施された

10
石油

図１
＊1

天然ガス

軽水炉

石炭FBR

主なエネルギー源の発生能力量

原子力事業本部原子力技術センター原子力技術部新型炉・新製品
技術課長＊2
原子力事業本部原子力技術センター原子力技術部新型炉・新製品技術課主席

高速増殖炉サイクルの実用化戦略調査研

究 （以下 FS と略称）（平成 13 年度〜 17 年度）に参画し，各種要素試験・設計実施を通しその概念の成立＊3＊4

三菱 FBR システムズ株式会社企画・プロジェクト部長
Mitsubishi Nuclear Energy Systems Inc. General Manager

三菱重工技報 VOL.45 NO.1: 200848
( )性を確認してきた 4 ．その結果，平成 18 年 10 月に当社提案概念は国により出力アップ
2 ループ（150 万 kWeツイン）（ループ数削減）

主として開発すべき炉（主概( )念） として選定された 5 ．
主概念の開発を推進するため， 高速増殖炉サイクル研究開発プロジェクト

2 重管蒸気発生器

高強度の高 Cr 鋼
完全自然循環型
崩壊熱除去系を開始するに当たり国は，仕様
・電気出力：150 万 kWe・2 ループ（1 タービン）
・原子炉出入口温度：
550 ℃/395 ℃
・混合酸化物（MOX）燃料・発電効率：42.5 ％明確な責任体制の下で効率的に推進できるよう，中核会社１社に責任と権限及びエンジニアリング機能を集大口径 1 次系配管（配管短縮化）中する体制を構築することを決め，平成 19 年２月に
( )中核会社の公募を行い 6 ，当社はこれに応募し，同年

原子炉容器のコンパクト化(7)

４月に中核会社に選定された ．これを受け FBR のポンプ組込型
中間熱交換器内部ダクト概念による再臨界回避

開発やエンジニアリングを集中して実施するために当（MFBR）を設立（７社は三菱 FBR システムズ（株）

図２月から事業開始）し，JAEA との連携の下，FBR 実

Na 冷却ループ型大型炉 (4)用炉及び実証炉の概念設計研究，研究開発を推進して( )( )ポテンシャルがあることを示した 4 5 ．

いる．

3．Na 冷却ループ型大型炉のプラント概要

4．実用炉までの道筋

FBR 実用炉は将来の軽水炉や他電源に比肩する高2050 年までに FBR 実用炉を導入し，FBR の商業い経済性が求められており，当社は FS の概念募集に化を目指すためには，設計と並行して，要素研究，工おいて，安全性，信頼性及び経済性向上のための革新学規模試験を行った上で，段階的な開発を行うため実技術を取り入れた斬新な Na 冷却ループ型大型炉概念証炉の建設が必要となる．当社としては，この建設にを提案した（図２）．本概念は，従来考えられていた当たり，主要な革新技術を採り入れた実用炉コンセプ実用炉に比べ出力アップするとともに，ループ数の削トを炉システムとして実証するための開発試験炉（50減，低膨張率で高温強度に優れる高 Cr 鋼の採用，上〜 60 万 kWe：2025 年頃までに運転開始），スケール

部流出入配管システムによる配管の短縮化，中間熱交アップの確認並びに目標達成の確認（特にサイクル換器へのポンプの組込み（ポンプ組込型 IHX）などを含めた経済性）のための商業導入炉（75 〜 100 万の革新技術を採用し，物量を可能な限り低減すること

kWe：2035 年頃に運転開始）の２ステップによる開を目指したもので，FBR 自身が高い経済性を有する発が必要と考えている（図３）8 ．また，2050 年頃の150( )経済性向上のため● 出力アップ（大出力化）● 革新的技術を導入

開発目標達成の確認試験

大型商業炉（〜150 万 kWe）

◯ スケールアップ確認◯ 経済性実証

出力（万 kWe）

100実規模システム試験◯ 革新技術を採り入れた炉システムの実証◯ 経済性見通し確認

商業導入炉（75〜100 万 kWe）開発試験炉（50〜60 万 kWe）

50

実用化
R&D

30

原型炉「もんじゅ」
実験炉「常陽」 （20 万 kWe）
◯ 発電実証（14 万 kWt）
◯ FBR 成立性の実証 ◯ 増殖実証
◯ Na 取扱技術の確立◯ 照射試験

照射試験
ナトリウム試験
要素試験など2020 年

図３

商業炉までの開発の道筋 (8)2050 年

三菱重工技報 VOL.45 NO.1: 2008

49

FBR の商業化に向けて，技術力の長期にわたる維持・の運転再開とともに，実証炉の基本仕様，建設に向け伝承や人材育成は必須であり，２ステップ方式はこうたロードマップ，サイト選定などを早期に決定するのいった観点からも意義の深い開発方法といえる．

が重要である．中核会社として当社は MFBR と一体となり，JAEA との連携のもと急務な課題である技術

5．国際標準化への取組みの維持・伝承や人材育成・増強も図りつつ，FBR の近年，ウラン資源の有効利用や放射性廃棄物の低減などの観点から日本のみならず世界的にも FBR 開発実用化を推進し，産業レベルの技術の確立，社会の進歩に貢献していく所存である．の必要性が高まっている．
10 カ国と EU とが参画する国際プロジェクトである第４世代炉計画において FBR サイクルが有力候補に挙げられている．また，ロシアでは実証炉 BN-800（80万 kWe）が，インドでは原型炉（50 万 kWe）が，中国では実験炉（2.5 万 kWe）がそれぞれ建設中であり，2030 年頃の商用炉運転開始を目指して，国策として( )FBR サイクルの開発を積極的に進めている 9 ．
一方，米国においても国際原子力エネルギーパートナーシップ（GNEP）構想が平成 18 年にエネルギー省（DOE）から発表され，高速炉（先進リサイクル炉）()の必要性が示されている 10 ．DOE は GNEP 構想の具体化を図るため，技術的コアとなる先進リサイクル炉と使用済燃料を再処理するための統合核燃料取扱セ( )ンターの一括提案を募集した 11 ．当社は AREVA，日本原燃株式会社と共同で GNEP 構想の提案を行い，採用された．
当社は先進リサイクル炉の設計・開発リーダとして，日本の主概念である Na 冷却ループ型大型炉の国際標準化を目指し，これをベースとした先進リサイクル炉の検討を行っている．
FBR 開発は今後国際的な共同研究・開発として進められることが考えられ，国，JAEA，電力のご指導の下，国際協力を推進していく．

6．まとめ

当社は国家基幹技術

参 考 文 献
（1）原子力委員会，原子力政策大綱（2005）（2）総合科学技術会議，分野別推進戦略（2006）（3）総合資源エネルギー調査会 電気事業分科会 原子力部会，報告書〜 原子力立国計画 〜（2006）（4）（独）日本原子力研究開発機構，日本原子力発電（株），高速増殖炉サイクルの実用化戦略調査
研 究 フ ェ ー ズ Ⅱ 最 終 報 告，JAEA-Evaluation
2006-002（2006）（5）文部科学省 原子力分野の研究開発に関する委
員会，高速増殖炉サイクルの研究開発について− 高速増殖炉サイクルの実用化戦略調査研究フェーズⅡ最終報告 を受けて−（2006）（6）文部科学省，経済産業省，電気事業連合会，日
本原子力研究開発機構 高速増殖炉（FBR）実
証炉の基本設計開始までの研究開発体制に係る方針決定について （2006）（7）文部科学省，経済産業省，電気事業連合会，日
本原子力研究開発機構 高速増殖炉開発のエンジニアリング等を行う中核企業の選定について（2007）（8）伊藤，佐藤他 FBR 実用化に向けた取組み ，
三菱重工技報 VOL.43 NO.4（2006）（9）第 52 回原子力委員会定例会議 高速増殖炉サイ
クル技術の研究開発に関する参考資料 （2006）（10）米 国 エ ネ ル ギ ー 省 GNEP の ホ ー ム ペ ー ジ，
http://www.gnep.energy.gov/（11）米 国 エ ネ ル ギ ー 省 FOA FINANCIAL
ASSISTANCE FUNDING OPPORTUNITYANNOUNCEMENT （2007）

である FBR サイクルの重要性を認識し，開発の初期段階からこの国家プロジェクトに積極的に参画し，｢ 常陽 ｣，「もんじゅ」，電力実証炉などを通して FBR プラント全般の技術を培ってきた．また，これらの技術をベースに実用炉概念の主概念に選定された Na 冷却ループ型大型炉の提案を本岡直人行うとともに，国が募集した FBR 開発のエンジニアリング機能を集中させた中核会社の公募に選定された．これを受け当社は本プロジェクトを推進するために MFBR を設立した．
FBR 開発の推進に当たっては，「もんじゅ」の早期

國嶋茂

佐藤裕之

伊藤隆哉