　アメリカが約50年ぶりに建設許可を出した｢溶融塩原子炉｣とは

2024-01-13

溶融塩炉は1950年代から存在していたが、アメリカは1970年代にそのほとんどを見限り、それまでにすでに多くが建設されていた水冷式原子炉を支持した。

だが近年、ケイロスをはじめとする企業や研究所が、塩冷式原子炉を再検討しはじめている。

｢工学上の細部が決着すれば、冷却材としての塩は、水よりも断然優れている｣とスミスはBusiness Insiderに話した。

溶融塩炉は、高温で水を液体に保つための分厚い圧力容器を必要としないため、設計上の柔軟性が高まるとスミスは言う。

たとえば、原子炉が水冷式よりも小型化され、さまざまな場所につくることもできる。

｢言ってみれば溶融塩炉は、溶融塩炉以外では不可能な、設計上の多くの選択肢を開くものだ｣とスミスは言う。

｢低圧のパラダイムへ移行すれば、建造がずっと容易になる｣

へき地や船舶、大規模発電所など、｢溶融塩炉は、あらゆる領域で次々に導入されるだろう｣とスミスはつけ加えた。

実験炉｢ヘルメス｣の仕組み

ヘルメスは、最高で華氏1200度（摂氏650度）で稼働する。だが、冷却材である溶融塩（FLiBeと呼ばれる、フッ化リチウムとフッ化ベリリウムの混合物）の沸点は華氏2606度（摂氏1430度）で、炉心の温度よりもはるかに高い。

したがってFLiBeは、稼働時の高温でも液体の状態に保たれ、圧力を加える必要はない。そのおかげで、原子炉の建設が容易になり、コストも安くなるはずだとスミスは言う。

ケイロス・パワーが提案する燃料も、従来の原子炉のものとは異なる。同社は｢TRISO｣（TRi-structural ISOtropic：三重等方性）被覆燃料粒子（ウラン酸化物を黒鉛やセラミックスで被覆した粒子型の燃料）を用いる計画だ。

米エネルギー省原子力エネルギー局によれば、この燃料は、現行の燃料と比べて極端な高温に耐えられるため、核分裂生成物が放出されにくいという。

残る課題は

溶融塩炉には、腐食の抑制をはじめ、いくつかの課題がある。

スミスは腐食について、｢酸素はいわば、溶融塩が腐食する際の原動力だ｣と説明する。そのため、塩が酸素にさらされる状態を抑制することが課題になっている。｢まったく同じプロセスではないが、原理としては、他のどの冷却材とも変わらない｣とスミスは言う。

｢化学を制御する必要がある｣

また、溶融塩炉が抱える他の欠点について、カナダのブリティッシュコロンビア大の物理学者であるM・V・ラマナ（M.V. Ramana）教授は2022年、｢数種類の廃棄物の流れが生じるが、そのすべてについて徹底した処理が必要となり、廃棄に関連した課題に直面することになる｣と書いている。

スタンフォード大学の研究者などが2022年に発表した研究によれば、溶融塩炉で生じ得る核廃棄物は、現在のシステムよりも多く、｢用いられる燃料と冷却材は、腐食性および自燃性が高く、照射後は高レベル放射性になる｣という。