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原子炉の種類

原子核反応の種類から核分裂炉と核融合炉に分かれるが、核融合炉は実用化されていないため一般に原子炉というと核分裂炉の事を指す。本稿では核分裂炉について説明する。

おおまかな構造


核燃料から順に→被覆菅→冷却材→反射材→圧力容器→各種防護設備となっている。

焼き固めた核燃料を筒に入れてその筒を一まとめにし、それが幾つも圧力容器内に入れてある。
圧力容器には核分裂を制御する制御棒が挿し込んであり、これを抜き差しして余分な中性子を吸収し核分裂反応がゆっくりと行われる様にしている。その周辺設備として制御に必要な測定機器や核反応により生じたや放射線(特に他の方法では得られない中性子線)を取り出す設備がある。用途柄、熱をエネルギーとして取り出す必要があることや核反応による熱を冷まさなければならない為、圧力容器内は冷却材で満たされている。また容器内壁の近くには中性子線を反射させる反射材が取り付けられている。
その圧力容器やその周辺機器の外には建屋や防護壁などがあり、いくつもの防護がなされている。

炉によっては圧力容器がモジュール化されて一つの管となっているものがあり、それをいくつも束ねたものもある。この方式は製造・保守費用が高額になるがその反面、完全停止しなくても燃料交換などが出来る。

炉の運転について

基本として起動・停止ともに1日がかりでゆっくりと行い、動作中は一定出力となるように制御装置によって制御棒を抜き差しして制御する。急な出力変更を行うと核分裂の邪魔となる核種が生じたり被覆管が熱割れして穴が開くなどしてしまい事故の原因となってしまう。そのため急な動作は緊急停止のみで、この時はバネや重力で全制御棒を一斉に差し込み核分裂を止める。

用途

アメリカ国防総省による公式記事:『DOD Awards Contracts for Development of a Mobile Microreactor』(外部リンク)

  • 大型の艦船の動力(軍用が多い。主な民間船は下表のとおり)

原子炉を積んだ民間船舶

現在も運航しているものは通常動力に積み替えられている。

船名建造国用途運行期間現在
むつ(現:みらい)日本実験船1969~1993年海洋研究船
サバンナ号アメリカ貨客船1965~1970年博物館に展示
オットー・ハーン号西ドイツ(当時)鉱石運搬船1968~1979年コンテナ船
2代目アルクティカ号(LK-60Ya級)ロシア砕氷船(『RITM-200』原子炉2基搭載)2020年5月(予定)2019年12月12日から洋上運航試験開始

船舶用原子炉『RITM-200』(1基のみで熱出力175MW / 電気出力60MW)

※Atomenergomash 公式YouTubeチャンネルより転載

原子炉撤去後のむつ(現:みらい)はディーゼル・エレクトリック船に、オットー・ハーン号はディーゼル船になっている。

関連タグ

 原子力 核分裂 熱核エンジン

外部コンテンツ

【John F. Kennedy (#CVN79) Christening Ceremony】(2019年12月7日進水)

※ハンティントン・インガルス・インダストリーズ 公式YouTubeチャンネルより転載

【Arktika: the most powerful icebreaker】(2019年3月11日公開)

※ロスアトム 公式YouTubeチャンネルより転載

外部リンク

ロスアトム 公式サイト『The Nuclear icebreaker fleet』(外部リンク)
The Lyncean Group of San Diego PDF資料『60 Years of Marine Nuclear Power: 1955 - 2015』(外部リンク)
実験機械製造設計局 公式PDF『RITM-200 REACTOR PLANT』(外部リンク)
ロスアラモス国立研究所 公式PDF『Megapower』(外部リンク)

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