原子力学会 2022年春の年会航型万部門セッション第4世代原子力システムの国際協力と我が国の研究開発の状況(3)高温ガス炉の研究開発とHTTR運転再開への取り組み令和4年3月16日国立研究開発法人日本原子力研究開発機構高速炉・新型炉研究開発部門大洗研究所高温ガス炉研究開発センター

乡様な熱利用
● 950℃の高温熱を供給可能で、水素製造、発電、海水淡水化等の幅広い熱利用が
優れた安全性
●高温ガス炉は電源や冷却材の喪失時に制御棒を挿入しなくても、安全な状態を維持することが可能✓自然に原子炉は停止>間接的に原子炉を冷却✓　水素は発生しない
セラミックス被覆燃料
ヘリウム冷却材高温でも安定(温度制限なし) 1600℃でも放射性物質を閉じ込める
降水炉との違い

世界で唯一950℃の熱を取り出せる高温ガス炉
設置場所：大洗研究所（茨城県大洗町）
運転再開新規制基準に基づく設置変更許可取得3

(1)高温ガス炉技術
●定格出力30MW、原子炉出口温度950℃達成（2004年4月） ● 950℃、50日間高温連続運転(2010年3月) ●安全性実証試験（炉心流量喪失試験）に成功(2010年12月) ●新規制基準適合性に係る設置変更許可の取得(2020年6月) ● HTTR運転再開（2021年7月） ●高温ガス炉安全性向上のためのHTTR試験(2)熱利用技術（発電、水素製造）連続水泰製造試験装置●水素製造設備、ガスタービン発電に関する基盤技術を完成● ISプロセスの運転制御技術の確証●連続水素製造試験30L/ h 、 150時間の水素製造に成功(2019年1月) ●連続水素製造試験92L/hを達成(2020年10月)
(3)実用高温ガス炉設計
●実用高温ガス炉システム設計●実用高温ガス炉の安全基準策定と国際標準化●再生可能エネルギーとのハイブリットシステム設計●海外輸出用高温ガス炉の設計
(4) HTTR熱利用試験
●高温ガス炉熱利用技術の総合実証

上記対応の他、
. .避難誘導用の構内一斉放送設備を新設モニタリングポストの通信多様化に係る工事を実施

OECD/NEAの国際共同試験（LOFC試験）
原子炉運転中に全交流動力電源を喪失し、かつ、制御棒が挿入できない事象を想定した試験原子炉運転中に原子炉の冷却に使用する循環機等を停止.原子炉を緊急停止させずに制御棒を運転状態の位置に保持.高温ガス炉の固有の優れた安全性により、原子炉の出力が低下し、自然冷却等によって、原子炉が安全な状態に維持され、燃料破損等に至らないことを確認5 6炉心流量喪失試験(ガス循環機停止)低出力(30%)高出力(100%)炉心流量喪失試験(ガス循環機停止)低出力(30%) 炉心冷却喪失試験(ガス循環機+炉容器冷却系停止) ↑ 2010.12 ↑調整中↑ 2022.1 8
4．重要分野における「実行計画」（４）原子力産業③高温ガス炉(略) 世界最高温度を記録した試験炉HTTRを活用し、安全性の国際実証に加え、2030年までに大量かつ安価なカーボンフリー水素製造に必要な技術開発を支援していく。並行して、IS法やメタン熱分解法等を含む超高温熱を活用したカーボンフリー水素製造方法についても開発を支援する。 (略)また、試験炉HTTRの建設・運転・再稼働を通じて、規格基準策定の点でも海外に先行している状況を踏まえ、日本の規格基準普及に向けた他国関連機関との協力を推進する。 ● 世界最高温度を記録した試験炉HTTRを活用し、安全性の国際実証に加え、2030年までに大量かつ安価な

④原子力産業
◆原子力は、実用段階にある脱炭素の選択肢。可能な限り依存度を低減しつつ、国内での着実な安全最優先の再稼働の進展ととに、海外（米・英・加等）で進む次世代革新炉開発に、高い製造能力を持つ日本企業も連携して参画し、多様な原子力技術のイノベーションを加速していく。高温

④原子力産業の
3.導入拡大・ ■ストロップアーク
高2050年に12月/Nm oileg
■高温ガス炉と水素製造施設の接続に係る安全設計を確立✓化学プラントを一般産業法規の下で製作し、原子炉への接続を可能とすることにより、原子力熱利用の利便性、用途拡大を図る✓ 2030年までに高温ガス炉（HTTR）と水素製造施設の接続技術を開発する✓並行して熱化学水素製造法（ISプロセス）等のカーボンフリー水素製造技術を検討するHTTR-熱利用試験施設
水蒸気改質水素製造法とは•天然ガス(ﾒﾀﾝ)と水蒸気を高温(約800℃)で反応させて水素(ﾋCO₂)を製造するプロセス（CH 4 +2H 2 O ⇒ 4H 2 +CO 2 ） •現在の水素製造の主流（世界の全生産量の約78%）※1実規模(HTTR用)Heガス熱交換型反応器を開発.高温へリウムガスを熱源とした水素製造を実証. . CCUSと組み合わせることでカーボンフリー水素製造に貢献可能Heガス熱交換型反応器(水蒸気改質器高さ9.9m直径0.9m Heが入加熱品11
2020 ~2030 ~2040 ~2050国外史作炉（発電・熱利用） .40775225カーポンフリー水素製造設備の接続(実用化に必要な技術の実証) HTTR-熱利用試験(100～1000m³/h)技術開発プラントの成果を反映実用プラントの構成要素を実装•カーボンフリー水素製造の確証・高温ガス炉システムの総合性能確証無刑事務の事件数を(1): 15559)高温熱を活用できる様々な熱源へ展開サプライチェーンの位置はならば同上立地の多数化100 . 1000～ m³/h ●実証炉審査●商用炉審査※ SR:天然ガスの水蒸気改賞水素製造>m>
技術開発プラント
•耐食機器の信頼性確証・工学的課題の抽出と対策技術の開発・組成制御技術の確立、安定性の確証•プラント運転自動化技術の開発政治● HTTR無利用加酸素素(SR) ● HTTR熱利用施設審査(カーボンフリーH,特有の部分のみ)外国知
多国語協力経済協力開発感請原子力機関(OECD／NEA) HTTR共同試験 LOFCプロジェクト(受託研究) ✓炉心流量喪失試験（完了） （30%出力から1次へリウム循環機全3台停止） (きれ両) （100%出力から１次へﾘウム循環機全3台停止） ✓炉心冷却喪失試験（完了） （30%出力から全電源衝失を模擬）
日際原行力機関（IAEA）
✓ガス冷却炉技術WG (TWG-GCR) (17カ国参加) ✓小型モジュール炉技術WG（TWG-SMR） (21カ国参加) ✓協力研究計画（CRP) ・原子力水素製造技術の評価及び展開の見通し・SMRのEPZ（緊急時避難区域）検討・SMRの経済性評価手法と適用
第４世代原子力>ステム国際フォーラム（GIF）
fill対スイス 米超高温ガス炉✓水素製造プロジェクト・燃料・燃料サイクルプロジェクト✓材料プロジェクト✓計算手法検証・ベンチマークプ	ジェクト
政府連合（EU）
GEMINI+ブロジェクト(2021年2月終了、次期計画検討中) ✓熱利用炉の設計、R&D ●世界で唯一950°Ｃが取り出せる高温ガス炉試験研究炉●HTTR試験やHTTR-熱利用試験への参画を期待
日前後
77–778
✓「日・ポーランド戦略的パートナーシップの実施のための行動計画（2017- 2020）」（2017.5.18、日・ポーランド外相著名）の下、「高温ガス炉技術に関する協力のための覚書」を締結（2017.5.18）。公開情報に基づく情報交換(国立原子力研究センター NCBJ) ✓ [高温ガス炉技術分野における研究開発協力のための実施取決め」 (2019.9.20) に基づく技術開発、人材育成（国立原子力研究センター NCBJ）
2年天日
✓電力・熱併給高温ガス炉（商用炉） U-Battery計画への協力（原子燃料企業URENCO社、他） ✓英国国立原子力研究所（NNL）の間で締結している包括的な技術協力取り決めに「高温ガス炉技術分野」を追加(2020.10.16) ✓英国原子力規制局（ONR）と高温ガス炉の安全性に関する情報交換のための取決めを締結(2020.11.27)海口民生用原子力研究開発WG（CNWG） ✓先進的シミュレーションコードの開発・検証、HTTR熱利用試験計画の共同検討、ヘリウムガスタービン技術の開発、等(米国エネルギー省DOE、アイダホ国立研究所INL)
参考文
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✓公開情報に基づ(情報交換(清華大学INET)   ✓公開情報に基づ(情報交換(KAERI)
| ● ガッフスタン
・カザフスタン高温ガス炉（KHTR）の概念設計への協力（国立原子カセンターNNC） ✓耐酸化SiC燃料コンパクトの照射特性ISTCプロジェクト(核物理研究所INP) ✓安全研究（原子力技術安全センター NTSC）
インドギア
✓高温ガス炉（試験・実証炉、熱出力10MW）の技術協力、公開情報に基づく情報交換、人員交流、等(BATAN)