大国の大電力設備の中の「小さなやつ」――移動式原子力発電所「霊龍1号」登場！

世界初の陸上商用モジュール型小型原子炉である玲龍1号原子炉の原子炉建屋上部の鋼製格納容器シェルの吊り上げに成功した。国産原子力空母の未来となるのか？

文：王学英記者、写真・テキスト編集者：陳永傑

ニューメディア編集者/呂冰鑫

最近、海南省長江原子力基地で、世界初の陸上商用モジュール型小型原子炉である玲瓏1号機の原子炉建屋上部鋼製格納容器の吊り上げに成功し、小型原子炉プロジェクト建設の高品質推進に確固たる基礎が築かれた。

▲7月6日、玲瓏1号原子炉建屋の上部鋼製格納容器シェルの吊り上げに成功（写真提供：中国核工業集団5号）

「玲瓏1号」は現在、国際原子力機関の公式審査に合格した世界で唯一の第三世代原子力発電所である。小型設計、モジュール式展開、パッシブセーフティ、統合テクノロジーなどの特徴を備えています。安全性が高く、設置面積が小さく、工期が短く、環境にも優しいです。都市やユーザーの近くに構築できます。電力を供給すると同時に、海水淡水化や工業用暖房などの多目的用途にも対応でき、適用可能なシナリオが広がります。

小型、柔軟、安全

原子力発電所というと、誰もが「巨大で扱いにくい」というイメージを思い浮かべる。しかし、2019年7月に着工した「玲龍1号」は、「原子力発電所」に新たな解釈を与えた。国際原子力機関の安全審査に合格した世界初の第三世代小型原子炉であり、中国核工業集団が独自に開発した「玲龍1号」は、世界初の商用化、多機能、モジュール式小型加圧水型原子炉である。

100万キロワットの大型原子炉と異なり、発電能力がわずか12万5000キロワットの玲龍1号炉は、「30万キロワット以下の原子炉は小型原子炉」という基準からすると、規模的にはせいぜい小型原子炉に過ぎない。ただし、「小さい」ということはレベルが低いということではありません。それどころか、小さいことには独自の利点があります。

▲「玲瓏1号」の最初の機器が吊り上げられた（写真提供：中国核工業集団5号）

この点について、中国核工業集団の玲瓏1号の主任設計者、宋丹栄氏はかつて次のような比喩を述べた。「『大きな山』は、モニター、ホスト、キーボードを含む家庭用デスクトップ コンピューターと考えることができます。一方、小さな山は、モニター、ホスト、キーボードがすべて一体となった家庭用ラップトップ コンピューターと考えることができます。」つまり、玲龍1号は見た目は小さいですが、まさに「小さくても完成している」のです。

「玲瓏1号機の半径は『大型原子炉』の半分程度だ」とCNNC海南原子力発電工学部土木工学課の楊俊華副課長は語った。原子力発電所の従来の構造設計には地上設置型と地下設置型があるが、小型の玲龍１号炉は地下設置型を採用し、炉心システムが地下にあるため、プロジェクトはより安全で、「基本的に大型航空機との衝突を防ぐことができる」と同氏は述べた。

「玲瓏1号」の安全性をさらに十分に検証し、確保するために、科学研究者らは試験用のアジア最大の受動安全システム総合試験台も建設したとみられ、これはまるで原子力発電所に巨大な「金の鐘」を載せるようなものだ。具体的には、パッシブセーフティシステムの設計により、一方では事故が発生する前に防止することができ、つまり、設計段階で潜在的なリスクを事前に発見し、危険の可能性を低減することができます。一方、原子炉が電源を失うなどの極端な問題が発生した場合でも、受動的安全システムは自然法則を利用して原子炉の安全性を確保することができ、事故後長期間にわたって人間の介入は必要ありません。

異なる「構成要素」

小型で高性能であることに加え、玲瓏1号機の登場は、中国の原子力発電開発において、わが国が小型モジュール炉（SMR）技術で世界をリードしていることも意味します。この点に関して、原子力分野における「モジュール化」とは一体何を意味するのか、と疑問に思う人も多いだろう。

玲龍1号について話す前に、SMRの概念を理解する必要があります。福島原子力発電所の事故以来、SMRに対する世界的な注目が高まっています。その中核概念の一つである「モジュール性」とは、原子炉のシステムとコンポーネントを工場で組み立て、ユニットとして設置場所に輸送できることを意味します。つまり、SMR は巨大なレゴ ブロックのようなもので、最終的には「小さなブロック」が組み合わされ、これらの「ブロック」が事前に規格に従って設計され、その後製造されて大量生産されます。

▲建設現場（写真提供：中国核工業集団第5号）

一般的に言えば、大型原子炉の建設は、特定の場所に合わせて設計者によってカスタマイズされます。これに対し、SMRは「特注品」ではないため、生産・製造コストが大幅に削減され、全体として大型発電炉よりも安価で費用対効果が高くなります。理論的には、プロジェクト全体の建設期間を大幅に短縮することもできます。 「玲瓏1号」は、蒸気発生器、原子炉、主ポンプ、主パイプラインなど複数の部品を1つに統合し、工場でモジュール方式で一括製造・組み立てた後、現場に輸送して設置・試運転を行うものとみられる。

「玲瓏1号機のモジュール化により、製造コストを削減できるだけでなく、電力も削減できる」と宋丹栄氏は語った。 「それだけでなく、玲瓏1号の統合設計により事故率も低減し、安全性が大幅に向上します。」同氏は、玲瓏1号機は規模が小さいため「必要な核燃料が少なく、放射能の影響を軽減できる」ため、緊急時対応計画区域を発電所の境界内で管理できると述べた。これらの利点により、玲瓏1号機は「ユーザーの近く、町や工業団地の近くに柔軟に配備できる」と彼は述べた。

超大型「モバイルパワーバンク」

諺にもあるように、「スズメは小さいかもしれないが、すべての器官を備えている。」数百万キロワットの原子力発電所ユニットと比較すると、「玲瓏1号」はより安全で、より信頼性が高く、より柔軟性があるだけでなく、用途もより広い。 「都市や産業に貢献できるだけでなく、海洋資源開発に電力を供給し、海水を淡水化することもできる」と中国核工業集団傘下の中国核電公司のエンジニア、王宇坤氏はメディアのインタビューで語った。

現在、海南省長江の「玲龍1号」原子炉建屋の上部鋼製格納容器が予定より早く設置され、プロジェクト全体は2026年に完成する予定です。「玲龍1号」プロジェクトの進展に伴い、人々は新たな期待を抱いています。「玲龍1号」はより広いステージに到達できるのでしょうか？例えば海の上とか？

王宇坤氏によると、玲龍1号は小型で柔軟性が高いため、船舶にも搭載できるという。 「例えば、船舶がこれを搭載して島に接近する際、都市の住民に暖房や電力を供給することができ、また、都市の産業用電力や産業用電源にエネルギーを供給することもできる」と彼は説明した。 「船が前進を続け、沖合の掘削プラットフォームを通過すると、玲龍1号を搭載した船は掘削プラットフォームにエネルギーと電力を供給することができ、さらには小島の開発にエネルギーを供給することもできる。」

▲玲瓏1号原子炉建屋の上部鋼鉄製格納容器シェルが吊り上げられて所定の位置に取り付けられる（写真提供：中国核工業集団第5号）

宋丹栄氏は、玲龍1号を海上で携帯型パワーバンクに改造するというアイデアには大きな可能性があると考えている。 「沿岸部の先進地域や都市では土地資源が非常に貴重だ。原子炉を建設すれば、その周囲に施設を建設することは間違いなく制限されるだろう」と彼は語った。 「しかし、海上に建設し、陸地から3～5キロ離れた場所に電線や蒸気パイプラインで直接接続すれば、それほど多くの土地を占有することはない。それだけでなく、海上に設置すれば、原子炉に必要な冷却水も実際に地元で入手できる」

省エネ・排出削減から航空母艦の軍事産業まで

小型原子炉については、中国工程院の院士である葉其珍氏はかつて、小型原子炉は「原子力エネルギーのゲームチェンジャー」であると称賛し、より安全な方法でさまざまな原子力発電のコジェネレーションソリューションを提供できると信じていた。コンパクトで精巧な「玲瓏1号」は、中国のさらなる発展に無限の可能性を切り開くことになるだろう。

まず、省エネと排出削減の観点から言えば、周知のとおり、原子力エネルギーは環境に優しく、低炭素の新しいエネルギー源です。原子力開発の秩序ある推進は、我が国のエネルギー転換とエネルギー構造の最適化にとって大きな意義を持っています。公式データによると、完成後、玲瓏1号は二酸化炭素排出量を年間870万トン、窒素酸化物を年間3万トン削減すると予想されている。同時に、年間発電量は10億キロワット時に達し、52万6,000世帯の年間生活ニーズを満たします。 「玲瓏1号」の普及と応用は、建設コストの低さ、費用対効果の高さ、柔軟な使用に加え、2030年の「カーボンピーク」と2060年の「カーボンニュートラル」達成に向けた我が国の取り組みを推進する上で、間違いなく重要な役割を果たすだろう。

大型原子炉の利点は主に発電による経済性にあり、小型原子炉の利点は暖房にあり、暖房はユーザーの近くに設置されることに大きく依存する分散型エネルギー源です。 「カーボンピークとカーボンニュートラルが求められる世界的なエネルギー生産と消費の革命の時代に、安定性に優れたクリーンエネルギーは強力な交渉力を持つだろう」と宋丹栄氏は述べた。

「玲瓏1号」は、省エネと排出量削減に貢献するだけでなく、我が国の軍事産業、特に航空母艦の発展を促進する上で重要な力となるとみられています。全体の大きさが小さいため、理論的には、現在就航中の遼寧艦や山東艦にも適用できる。業界関係者は以前、玲瓏1号機1基の熱出力と電力出力がそれぞれ385メガワットと125メガワットに達することを考えると、わが国の現在の航空母艦に2基搭載できれば、航空母艦に28万馬力を供給するのと同等となり、現在米国で就役中のニミッツ級原子力航空母艦の26万馬力を超えると推測していた。

▲現在アメリカで就役中のニミッツ級原子力空母（写真提供：military.com）

専門家らは、「玲瓏1号」はあくまでも民生用バージョンであり、空母に搭載するには原子炉の容積や出力、核燃料の豊富さなどを改善する必要があると指摘した。しかし、これはまた、その後の原子力航空母艦の配置のための技術的基礎を提供することもできる。将来的には我が国独自の原子力空母を保有できるようになると信じている。

（一部テキスト出典：CCTV Finance、中国核工業集団）

制作：サイエンス・セントラル・キッチン

制作：北京科学技術ニュース |北京科学技術メディア

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