マグニチュード9の地震や航空機衝突にも耐える原子力発電所、中国製！丨大国の技術力

中国の「天眼」、神舟宇宙船、墨子「メッセージ伝送」、高速鉄道、北斗ネットワーク、スーパーコンピューター「威力発揮」、大型航空機の初飛行、国産空母、第5世代航空機…2012年から2022年まで、中国共産党第18回全国代表大会から10年間で、中国人民は数え切れないほどの刺激的な科学技術の成果を達成した。 「世界に追いつく」強国になるという中国の夢は歴史的な飛躍を遂げた。

中華人民共和国が建国73周年を迎えるにあたり、北京デジタル科学センターは、中国共産党第18回全国代表大会以降の目覚ましい科学技術の進歩を視聴者に紹介し、「大国の科学技術 ― 大変革と技術飛躍の10年」と題する一連の特別写真と文章を大々的に発表し、過去10年間に党の指導の下で偉大な祖国が成し遂げた科学技術の成果を皆様とともに振り返ります。

監査専門家：王鵬

中国核工学社広報部シニアディレクター

原子力発電所を見たことがありますか？

例えば、メディアでは、福島原発事故の報道では、原子力発電所がカメラの前に置かれ、まるで目の前にあるかのようにはっきりと見えるようになっています。現実には、原子力発電所の壮大さを目にした人は少なく、原子力発電所について知り、原子力発電所を遠い存在として感じている人はさらに少ない。

実際、原子力発電所はすでにあなたの生活を静かに改善しているかもしれませんし、あなたの家から 100 マイルも離れていないところにあるかもしれません。

秦山原子力発電所 出典: Wikipedia

昨年末現在、中国には51基の原子力発電所が電力網に接続されており、総設備容量は5,327万5,000kWhで、米国とフランスに次いで世界第2位となっている。同時に、中国は依然として20基の原子力発電所を建設中で、総設備容量は2142万9000kWhに達し、世界第1位となっている。

2021年の全国の国民の総電力消費量を100kWhとすると、そのうち4.8kWhが原子力発電所で発電されたことになります。

昨年、中国の原子力発電量は合計4071万4100kWhで、必要な核燃料は約1160トンに過ぎなかった。通常の石炭を燃料として発電に切り替えた場合、約1億1600万トンの石炭が必要となり、80トン積載のオープン石炭トラックが145万台必要となる。これはどれくらいの長さですか？車の後部が北京の王府井にあるとすれば、車の前部はアメリカのホワイトハウスの芝生の上に直接駐車することができます。

大量の石炭を燃やすと3億トンの二酸化炭素が発生します。輸送に列車も必要なら、こんなに長い列車があれば赤道を一周できるでしょう！

さらに驚くべきことは、あなたの近くに原子力発電所が建設されるかもしれないということです。秦山原子力発電所は上海から直線でどのくらい離れていますか？ 45キロ。大亜湾原子力発電所はなぜ深センと香港に便利に電力を供給できるのでしょうか?なぜなら、この2つの高度に発展した地域からわずか40～50キロしか離れていないからです。

大亜湾原子力発電所 出典丨原子力

彼らがあなたに発見されない理由は、彼らが十分に静かで安全だからです。

原子力発電所はどこに「隠されている」のか？

原子力発電所では通常、ウランやプルトニウムなどの核分裂性核種を燃料として使用し、原子炉内で自律的な連鎖反応を発生させ、その過程で放出されるエネルギーを電気に変換します。

このプロセスは単純に聞こえますが、その実装は技術的に非常に複雑です。複雑な上流・下流を支える産業チェーンと相まって、原子力は現在のすべてのエネルギーシステムにおいて確固たる地位を占めています。

同時に、原子力発電は高品質、高効率、クリーンなエネルギーであり、発電量当たりの炭素排出量は風力発電の1/2、水力発電の1/10、太陽光発電の1/13に過ぎないことから、世界的に注目されるクリーンエネルギーの重点開発分野となっている。電力系統における安定した電力供給のための基本電源、いわゆるベースロード電源として認識されています。

大亜湾原子力発電所の原子炉内のニュートリノ実験装置 出典: Wikipedia

しかし、原子力発電は放射性物質を利用して発電するため、自然災害や人為的災害、あるいは核燃料漏れ事故などが起きれば、悲惨な結果になることは否定できません。そのため、一方では原子力発電所の建設と運転について国民が懸念を抱いており、他方では原子力発電所の安全性に対する要求と期待も高まっています。

原子力発電所の安全性を確保する上で重要な点の一つは、適切な建設場所を選択することです。

原子力発電所の建設には、火力発電所の建設のように石炭資源や輸送条件を考慮する必要はなく、また、風力発電や太陽光発電のように広大な土地や特殊な自然条件も必要ありませんが、それでも考慮すべき要素は数多くあります。

まず、事故が発生した場合に損失が大きくなりすぎないように、十分に離れた場所、特に大都市から遠く離れた場所に設置する必要があります。

第二に、あまり遠く離れすぎてはいけません。少なくとも、電気が主に供給されている都市から遠すぎてはなりません。そうでないと、経済的に不利になります。

第二に、地理的環境と地質構造が安定しており、周辺地域が山の急流や土石流の影響を受けにくいことが必要です。地形はできる限り高くて開けたものでなければならず、地下水によって容易に乱されず、排気ガスの拡散にもつながります。

最後に、海や川などの水源にできるだけ近づくことが最善です。これは原子力発電所の正常な運転に必要なだけでなく、危機管理のためのより良い条件も提供します。

理想的な工場敷地が決まったら、最も重要な問題を検討しましょう。

最も安全な原子力発電所はどのようなものでしょうか?

もちろん、第三世代の原子力技術を採用した原子力発電所など、先進的であればあるほど、より安全です！

世界第一世代の原子力発電所の建設はソ連とアメリカで始まりました。 1954年、ソ連は世界初の原子力発電所を建設したが、規模は小さく、主に実験研究に使用された。わずか3年後、米国も独自の原子力発電所を建設しました。

原子力発電が実現可能であることが分かると、カナダやイギリスなどの国々はすぐにそれに追随し、原子力産業の発展を始めました。

1970年代から世紀末にかけて、原子力発電所の安全性と経済性が予備的に検証された後、米国、ロシア、フランス、日本、カナダなどの国々は、原子力発電所の標準化を進めるため、大規模な第二世代商用原子炉の設計と建設を開始しました。世界の原子力開発は最高潮に達した。

中国は1980年代に原子力発電所の開発を始めた。一方で、原子力潜水艦の原子炉開発で蓄積された豊富な技術力を基盤としていた。一方、米国、フランスなどから成熟した原子力技術を導入し、消化・再革新し、困難や障害を克服することができた。約30年かかってようやく、世界をリードする原子力発電所の安全水準を備えた自主的かつ先進的かつ効率的な原子力技術の研究開発と応用の道を切り開き、第三世代の原子力技術で旧原子力大国に追いつくという目標を達成した。

チェルノブイリ原子力発電所の事故後、2017年に設置された新しい「石棺」 出典: Wikipedia

1970年代以降、スリーマイル島原子力発電所、チェルノブイリ原子力発電所、福島原子力発電所など、人々は重大かつ悲惨な事故を経験してきました。第 3 世代の原子力技術は、第 2 世代と比較して、原子力発電所の安全性の向上に重点を置くと同時に、原子力発電所の性能指標と経済性に対するより高い要件を提示しています。

我が国の「華龍一号」は、自主的な知的財産権を有し、第三世代の原子力技術の優れた代表例です。

Hualong Oneはどれくらい安全ですか?

「華龍一号」は優れた遺伝子を持っています。

中国核工業集団と中国広核集団は、長期にわたる自主研究開発を基礎に、それぞれ米国とフランスの原子力技術を導入し、ACP1000とACPR1000+という2つの原子力発電ユニット技術を開発・創出しました。その後、両者は統合・改良を重ね、独立した知的財産権とブランドを持ち、国際的に認められた第三世代原子力技術「華龍一号」を誕生させた。

2021年1月の福清原子力発電所の原子力発電所の航空写真 出典：新華網

現在、「華龍一号」は主要装備の大半の国産化を達成しており、全体の国産化率は88%に達しているほか、安全設計や革新設計の面でも十分に成熟し、信頼性が高いと国際機関の専門家から評価されている。

「華龍一号」は、核安全多層防御の原則を実装し、複数の安全保護スキームを設計しています。

まず、我が国の原子力発電所向けに設計された標準的な安全バリアが実施されています。二酸化ウランセラミックコアブロックが放射性物質を閉じ込め、ジルコニウム合金燃料被覆がさらに放射性物質を遮断し、厚さ20センチメートルの鋼鉄圧力容器がコアを囲み、厚さ1.3メートルの鉄筋コンクリートの発電所建屋が厚さ6ミリメートルの鋼鉄ライニングで裏打ちされて格納容器を形成します。

「華龍一号」は独自の二重構造の格納容器設計も採用しており、内層は放射性物質の拡散を防ぎ、外層は商用機の衝突などの外部からの衝撃に耐えられるようになっている。

フロート上の「華龍一号」模型 出典：中国原子力産業ニュース

さらに、アクティブおよびパッシブ安全システムもハイライトであり、つまり、外部の動力駆動によって安全機能を実現できるだけでなく、重力、温度差、密度差などの自然駆動力を受動的に利用して流体の流れと熱伝達を実現し、安全機能を実現できます。

「華龍一号」は耐震性が特に強化されており、マグニチュード9の地震にも耐えられる。工場の建物をより分散させた単スタックレイアウトにすることで、火災や洪水などによる集中的な設備故障のリスクも効果的に軽減できる。主流の原子力発電所で一般的に使用されている157体の燃料集合体の炉心設計と比較すると、革新的な177組の12フィート燃料集合体は、発電スタックの出力を高めるだけでなく、炉心内の出力密度も下げ、運転安全性のレベルを向上させている。

複数の安全対策のサポートにより、Hualong One は事故発生後 30 分以内にオペレーターが介入しなくても事故が拡大しないことを保証し、事故発生後 72 時間以内に外部からの支援なしに事故に対処できます。信頼性の面では、発電所の設計耐用年数が40年から60年に延長され、炉心燃料交換期間も通常の1年から1.5年に延長されました。

2022年3月25日、「華龍一号」実証プロジェクトの2号機となる福清原子力発電所6号機が正式に商業運転に入った。これにより、「華龍一号」実証プロジェクトが完全に完了し、運用が開始されたことになる。同時に、華龍一号は福建省漳州市、広西チワン族自治区防城港市、長江市、海南省などにも定着した。稼働中および建設中のユニット数は10を超えており、これは中国での大量建設の縮図でもある。 「華龍一号」は国際的に最も有望な第三世代原子力技術の一つとして海外に進出し、パキスタンやトルコなどの国々と友好協力の足跡を残した。

実際、中国は「華龍一号」の第三世代原子力発電技術だけでなく、極めて強力なCAP1400も習得している。同社は第3世代軽水炉や高温ガス冷却炉技術で画期的な成果を上げただけでなく、第4世代鉛冷却高速炉、ナトリウム冷却高速炉、溶融塩炉などの技術ラインの研究でも主導的な地位を占めています。

私たち一般人は、これらの「杭」の利点と欠点を理解したり、リスクを心配したりするために苦労する必要はありません。私たちは、自国の原子力の発展に十分な自信を持ち、平和に暮らしていけばいいのです。原子力発電によるクリーンエネルギーを享受すると同時に、原子力発電の先駆者や後継者に対しても十分な敬意と誇りを持つべきです。