新型軽水炉 千葉 豪 発電用原子炉の進展 ・APWR ・EPR ・AP-1000 ・ESBWR APWR ・三菱PWRプラントの集大成 ・出力大容量化（118→153万kWe）（ループ数は4） ・安全系を2系列から4系列構成に（ただし電気系は 2系列） ・SG伝熱面積の増加（5,000→6,500m2) ・原電・敦賀3、4号機に採用(当初予定：H24着工、 H29運開） ・九電・川内3号機に採用（当初予定：H25着工、 H31運開） APWR：安全性の強化１ http://www.mhi.co.jp/atom/hq/apwr/0201.html ・格納容器内にRWSP(Refueling Water Storage Pit)を設置：LOCA 時の水源切り替え（サンプ/RWSP）が不要 APWR：安全性の強化２ http://www.mhi.co.jp/atom/hq/apwr/0201.html ・高性能蓄圧タンクが、従来の低圧注入機能を併せ持つため、低圧 注入ポンプが不要 ・窒素ガスが一次系に注入されるおそれがない。 APWR：中性子反射体の採用 （水反射体） （ステンレス鋼反射体） http://www.mhi.co.jp/atom/hq/apwr/0301a.html ・中性子反射効果によるウラン燃料の有効利用とボルト数の低減 による簡素化 APWR+ ・APWRの後継、MHIが開発 ・経済性向上のニーズに応える ・出力170万kWe ・炉内核計装を上部から挿入し、原子炉容器の下 部管台を削除 ・燃料有効長の増加：3.7m→4.3m ・SG伝熱面積のさらなる増加：6500m2→8350m2 ・安全系４系列（機械系、電気系ともに） →運転中の保守が可能に APWR+ ・ハイブリッド安全系： LOCA時には静的設備のみで、それ以外は動的設備主体で対応 LOCA時重力落下炉心冷却 APWR+ ・ハイブリッド安全系： LOCA時には静的設備のみで、それ以外は動的設備主体で対応 格納容器冷却系 SG冷却系 US-APWR ・APWRをベースとした米国仕様 ・出力170万kWe ・経済性向上のニーズに応える ・米国の低地震条件適用により建屋容積低減 ・SGのさらなる高性能化（四角配列→三角配列） ・熱効率39% ・電源系の４系列化 ・NRCの形式認証を取得、米国での２基の採用 が決定したが、計画は停止中（Comanche Peak、 unit 3 and 4） US-APWR http://www.rist.or.jp/atomica/data/pict/02/02080206/11.gif ・大きな熱出力と低い出力密度→24か月サイクル運転が可能 ・炉内核計装方式を上部挿入方式に→下部炉内構造を簡素化 AP-1000 ・WHが開発 ・２ループ、出力115.4万kWe ・炉心損傷頻度：2.41E-7プラント/年 ・中国で標準炉型として採用（4基建設中： 三門2基[完成予定2016]、海陽2基[完成予定2016]） ・米国でも4基建設中（ボーグル、V.C.サマー） http://upload.wikimedia.org/wikiped ia/en/6/64/AP1000Reactor.jpg AP-1000：配管、バルブ等の大幅な削減 http://www.ap1000.westinghousenuclear.com/images/graphics/lg_glance.jpg AP-1000：受動的安全系 熱交換器 均圧注入系 （受動） 燃料取替用 水タンク （IRWST) ・異常時には、蓄圧注入系→均圧注入系で冷却 ・自動減圧弁による減圧後、緑丸の弁が開放さ れ、１次系と熱交換器の間で自然循環により崩 壊熱を除去 ・１時間程度でプール水が蒸発開始。蒸気は格 納容器で冷却されIRWSTに戻る 蓄圧注入系 （受動） http://www.ap1000.westinghousenuclear. com/docs/AP1000Safety2011.pdf AP-1000：受動的安全系 熱交換器 燃料取替用 水タンク 蓄圧注入系 （受動） 均圧注入系 （受動） 圧力の低下後は緑丸の弁が開放され、 １次系が水没する水プールを形成。 破断口、減圧弁より圧力容器に水注入 http://www.ap1000.westinghousenuclear. com/docs/AP1000Safety2011.pdf AP-1000：受動的格納容器冷却系 ・事故後、格納容器の圧 力が高まると、自動的に 重力により格納容器冷 却水が注入 ・万が一、水が注入でき なくても空冷で対応可能 http://www.ap1000.westinghousenucle ar.com/docs/AP1000Safety2011.pdf EPR：European pressurized water reactor EPR ・出力165万kWe、5%濃縮ウラン使用 ・能動的・受動的安全系 ・炉心損傷頻度：6.1 10-7 プラント/年 ・Areva NP（仏）、EDF（仏）、Siemens AG（独）の共同開 発（ArevaのN4、SiemensのKonvoiがベース） ・検査期間短縮のためのメンテナンス性の向上（運転中の 点検が一部の機器で可能）：燃料交換＋検査で16日→設 備利用率92%が達成可能 ・60年のプラント寿命 EPR：安全注入系、崩壊熱除去系 完全に隔離された４系統の安全系 EPR：緊急冷却材注入系 EPR：電気系統 ・安全系に合わせて４系統 ・全電源喪失に対応するため、２台の緊急時ディーゼル発電機も配備 EPR：過酷事故への対応 ・高い信頼性を有する減圧系、崩壊熱除去系 ・水素爆発防止のための触媒型再結合器 ・溶融燃料を冷却させるための特殊な空間を装備 ・大気への放出はフィルター経由 EPRの現状 ・Olkiluoto-3(Finland）：2018年以降に完成予定（9年の遅 れ）。4号機はEPRオプション棄却。 ・Flamanville-3（仏）：完成は2016年（2011年7月時点） ・台山-1、2（中）：上記2基に比べて大幅に高速化かつ安 価。1号機は2015年末に完成？ ・米国向け：US-EPR、いくつか採用予定 ・EPR-UK：ヒンクリーポイントCに採用予定 ・安全系と計測系のコンピュータが分離していない点につ いて、フィンランド規制当局が問題視、英国・米国でもその 懸念が伝播（奈良林先生談） 韓国の新型原発 ・韓国標準型軽水炉（KNSP）、加圧水型 ・出力100万kWのOPR1000と、140万kWのAPR1400が ある。 ・OPR1000はCE社のSYSTEM80をベースに設計。霊光 5、6号機に採用（運転中） ・APR1400はABB-CE社のSYSTEM80+をベースに設計。 新蔚珍1～4号機に採用（1号機は2016年6月運開予定）。 UAEからも受注。 ESBWR：Economic Simplified Boiling Water Reactor ・ABWRをさらに進化 ・GEが開発 ・出力155万kWeの自然循環炉（再循環系不要） ・安全系（重力落下注水、自然放熱等）の採用 ・再循環系不要、安全系の簡素化により、ポンプ、 弁等が25%削減 ・保守費用20%合理化 ESBWR http://www.hitachi-hgne.co.jp/activities/innovation/esbwr/index.html ・高圧冷却：ICSと、非安全系の制御棒駆動ポンプ、FAPCSポンプ （燃料補助プール冷却系ポンプ）による注水で対応（ICSプールは格 納容器外） ・ICSは72時間冷却可能 ESBWR http://www.hitachi-hgne.co.jp/activities/innovation/esbwr/index.html ・LOCAを伴う場合は減圧して低圧系で対応 ・減圧は、従来の自動減圧弁に加えて、爆破弁で対応可能（ただし、 爆破弁を作動させると放射能が格納容器内に漏洩してしまう） ・低圧での冷却は、GDCSによる注水＋PCCSによる格納容器冷却 （PCCSプールは格納容器外に設置）（72時間注水可能） ESBWR：自然循環 http://wwwsoc.nii.ac.jp/aesj/division/thd/TH-RMmenu/SWG-H21-1/SWG21-1-8.pdf ・チムニー領域（高さ9m）の設置により、自然循環の駆動力確保 ・炉内の冷却材水量も増加
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