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神戸 満*; 角田 弘和*; 三島 嘉一郎*; 川崎 亮*; 岩村 公道
原子力eye, 48(1), p.23 - 28, 2002/01
将来の電力需要に柔軟に対処する観点で、分散電源用小型炉への期待は次第に高まっている。これは先進国での需要地近接の電源としてだけでなく、開発途上国においても今後重要となる。一方、ヒューマンエラーを排除でき、いかなる故意または過失に対しても安全な超安全炉への期待も大きい。こうしたなかで完全自動運転の可能な世界初の超安全高速炉概念RAPID-Lの成立性の見通しが得られた。本研究は原子力基礎研究推進制度の一環として電中研が原研から受託して1999年より3年計画で実施中である。電気出力200 kWで月面での使用を想定したリチウム冷却高速炉だが、地上用の超小型原子炉にも適用可能なもので、将来の原子力発電の新しい選択肢の一つとなる可能性を持っている。一方、電中研では地上用の分散電源用高速炉として各種の高速炉(RAPIDシリーズ)についても検討を行ってきた。本稿ではこれらの超安全高速炉につき、RAPID-Lを中心に紹介する。
Heのマイクロ波による回収上原 和也; 前田 利彦*; 鈴木 潤*; 大内 日出夫*
プラズマ・核融合学会誌, 69(12), p.1550 - 1559, 1993/12
月面上のレゴリス(表土)の中には、中性子の発生を伴わない核融合燃料として使用可能なヘリウム3が大量に含まれている。この報告は、このようなヘリウム3をマイクロ波を用いた加熱及びプラッギングの技術を用いて、回収する方法について述べたものである。マイクロ波加熱によるガス捕集のデータは、磁気核融合実験で行われている高周波プラズマ加熱時のエージング実施中に放出される導波管からのガス放出の結果が用いられ、月面でのヘリウム3の回収技術に適用されている。
安田 秀志; 菱田 誠; 滝塚 貴和
原子力工業, 38(1), p.53 - 59, 1992/01
21世紀中葉における宇宙開発状態を予想することにより、必要なエネルギー源が示され、原子力に依存する以外に考えられないと説いた。宇宙では、地球周囲軌道での研究、開発、材料生産、通信等を挙げ、月面、火星基地での工業規模の熱及び電力並びに往還ロケット推進力を挙げ、さらに深宇宙探査用の推進・観測、試料採取を挙げ、原子力エネルギーの広範な利用形態を紹介した。宇宙活動における放射線被曝と遮蔽に関しても原子力技術が貢献できると記した。このほか月面から核融合燃料として有望なヘリウム3が回収して来ることになろうと述べた。
野村 紀男; 羽賀 一男; 大坪 章
PNC TN9410 91-298, 74 Pages, 1991/08
高温可搬型液体金属冷却炉システムは、通常の地上環境とは異なる極限環境下での閉鎖系へのエネルギー供給源(300kWe用SPECTRA-L、2MWe用LUBAR)としても期待される。月面等の極限環境閉鎖系のエネルギーの供給形態としては、これまでは専ら電力だけの利用を想定してきたが、発生したエネルギーの有効利用の面から見ると、用途によっては熱そのものを併用する方が有利な場合も考えられる。そこで、原子炉を熱源とする月面基地におけるエネルギーシステムについて、発生した熱の直接利用を組み込んだ場合ん利害の得失を検討した。この検討において、1・全電化方式でエネルギーシステムを作りあげた場合と、2・熱利用が可能な項目については積極的に原子炉の排熱利用を行ったコジェネリーションシステムの場合、2つに分けて、熱・電気のエネルギーフローを示すエネルギーシステム図を作成した。コジェネレーションシステムでは、熱移送媒体として化学反応を利用(メタンガスと水蒸気の混合ガスを核燃により分解し、水素と一酸化炭素を生成する。それをパイプで輸送して、消費地でその逆反応により熱を取り出す。)した、極限環境に相応しいものを提案した。検討の結果、システムの重量を評価軸とした場合、基地の拡大によってエネルギー需要が1MWe程度になると、排熱利用を積極的に行ったコジェネリーションシステムの方が、エネルギー供給を全て電気で賄う全電化と同等あるいはそれ以上に有効となる可能性があることがわかった。最後に、コジェネリーションシステムによってエネルギーの有効利用とシステムの軽量化に両方を達成するために必要な今後の技術的課題を明らかにした。
大坪 章; 羽賀 一男
PNC TN9410 91-205, 55 Pages, 1991/05
フロンティア研究の一環として検討を実施している可搬型炉は地球上の避地,月面上或いは深海底への設置が想定されており,従ってその運転には無線通信が必要となる。本報告書では,月面上及び深海底に設置された炉の無線運転方法について,現状技術に基づいて予備検討を行った。月面上の炉の無線運転システムについては,現在の宇宙通信システムの延長線上にあると考えられ,技術的には特に大きな課題はないと予想される。深海底の炉の無線運転システムについては,海中音響通信の分野にまだ少し課題が残っているが,技術的には解決出来ると予想される。しかし,月面上の炉については,電波の月面との往復に3秒程度かかり,又深海底の炉についても音波の海上よりの到達に深さ6,500mの場合4秒程度必要となるため,いずれの場合も炉の緊急制御を無線で行う事は不可能である。従って緊急の炉の制御は炉自身の制御システムで行う必要がある。
野村 紀男; 羽賀 一男; 大坪 章
PNC TN9410 91-107, 40 Pages, 1991/03
可搬型炉研究の一環として概念検討を進めている月面上原子動力プラントSPECTRA-Lの遮蔽構造を定める上から、月面上でも地上と同様に放射線に対する何らかの限度を設定する必要がある。しかしながら、月面上あるいは宇宙空間(以後月面上と言う)で放射性物質等を取扱う場合、銀河や太陽から放出される宇宙線の影響が大きいため、地上の線量当量限度をそのまま適用することはできない。そこで、本書では、地上の外部放射線による線量当量限度の値を踏まえた上で、月面上の線量当量限度について検討した。本検討から、月面で作業する作業者の生涯の線量当量限度案として2.0Svを、また1年間の線量当量限度案として、ICRPの1990年勧告で示された事故の制御や緊急の救済措置における線量当量限度である0.5svよりも低い0.4Sv/yを提案する。また、1カ月の線量当量限度は1年間の限度を計画的に守るため0.04svとすることが妥当であろう。原子炉に関しては、原子炉からの影響が、作業者が原子炉へ常時接近することが可能な位置で年線量当量限度の10%以下、すなわち40msv/yにおさえることが望ましいとした。SPECTRA-L運転中の月面の土壌であるレゴリスの遮蔽効果の1次元解析によると、径方向で約11.5m離れれば原子炉からの影響はないと評価された。また本検討の中で、1・稼働中は作業者が原子炉施設へ近づかなくても管理が可能なシステムとすること、2・居住区周辺は磁気を利用した放射線シールドや作業性の良い防護服の素材の開発を行うことにより被ばく防止を図ることを提案した。居住区域の線量当量限度は、十分な遮蔽設計を行い無用な被ばくをできる限り低減するための措置を施す必要がある。また、地下立地(ジオフロント)を採用し、原子炉施設付近で作業する場合も、月面上に出ることを極力避けるため、地下道を利用して目的の建家へ向かう設計が良い。
野村 紀男; 羽賀 一男; 大坪 章
PNC TN9410 91-100, 73 Pages, 1991/03
超小型の液体金属冷却高速炉を月面用エネルギー供給システムに利用すると、エネルギーの長期間安定供給が可能であるだけでなく、必要とされるエネルギーが多いほど太陽電池などの他のエネルギー供給システムと比べてコスト面での競争力が高い。研究中の月面可搬型炉SPECTRA-Lは、宇宙輸送機に搭載して月面までの輸送を行うが、その際の安全評価上の想定事象として、ここでは打ち上げ失敗による宇宙輸送機の爆発、及び墜落、それに係る原子炉の損傷、核燃料物質の飛散等を考えた。本書では、このような想定事象に対する安全性の考え方を整理するとともにその評価を実施した。その結果、以下に示す知見が得られた。1)宇宙輸送機の打ち上げ失敗により原子炉が海上もしくは地上へ落下しても未臨界性を担保することができる。2)核燃料物質の漏洩・飛散を想定した場合の環境への影響1・放射性雲による外部被ばくは、自然放射線によるそれを下回る。2・空気中の核燃料物質の吸入による内部被ばくは、想定される最大濃度でも一般公衆の線量当量限度を超えない。3・地上の表面密度については、晴天時、降雨時(降雨量:10mm/h、100mm/h 、1000mm/h) いずれも、
線放射体による汚染物質を管理区域から搬出する際の基準0.4Bq/cm2 を下回る。なお、上記2)の評価で、核燃料物質が5%漏洩し、それがエアロゾル状になると仮定しているが、実際には核燃料物質はペレット(セラミック)化され、燃料ペレットは燃料ピン、冷却材(金属)、原子炉容器等によって多重に防護されており、落下による衝撃により核燃料物質が大気中へ放出されてもその全てが微小なエアロゾルになるわけでないため、保守側の評価値と考えている。
