トリウム塩炉の実験が40年ぶりに再開

オランダの原子力研究コンサルタントグループ（NRG）の科学者たちは、将来のエネルギー需要を満たすために1970年代を振り返っている。 1976年以来初めて、NRGチームは、地球規模でエネルギーを供給できる、よりクリーンで安全な原子炉につながる可能性のあるトリウム溶融塩炉技術の実験を行っている。

カーボンニュートラル経済の構築を求める強い政治的圧力が特徴的な世界では、原子力エネルギーは理想的な代替手段のように思えます。 その評判にもかかわらず、原子炉は信頼性において顕著な記録を持っており、建設、運転、ライフサイクルを考慮すると二酸化炭素排出量は風力や太陽光よりも低く、競合他社の中でワット当たりの致死率が最も低いのです。

しかし、原子力発電には 4 つの大きな欠点があります。 まず、原子炉の動力に必要なウランは希少であり、処理に費用がかかる。 第二に、核燃料を生産する技術は兵器の製造にも応用できます。 第三に、古い原子炉設計には、可能性は低いが恐ろしい壊滅的なメルトダウンが発生する危険性があります。 そして第四に、誰もが受け入れられる長期的な核廃棄物処理戦略を考え出した人はいない。

これらの問題を克服する方法の 1 つは、ウランとそれに由来するプルトニウムを別の核分裂性物質に置き換えることです。 1940 年代以来、最も魅力的な代替物はトリウムでした。 ウランとは異なり、トリウムは豊富かつ広範囲に存在し、ウランに必要な手の込んだ濃縮プロセスを必要とせず、爆弾に簡単に製造できるものではありません。 さらに、トリウム原子炉は、反応が制御不能になった場合に停止する本質的に安全な設計になっており、トリウムからの放射性廃棄物の寿命は比較的短く、わずか数世紀で無害になります。

主な障害は、トリウムが単独では臨界量に到達できないことです。 燃料グレードまで精製された十分な量のウランを取り出して積み重ねると、放出される中性子線の量によって連鎖反応が始まり、自立的なプロセスでウラン原子が分裂します。 残念ながら、トリウムではこれができないため、反応サイクルを開始するには、トリウム燃料をウランと混合するか、外部の中性子源にさらす必要があります。

1960年代から1976年まで、米国のオークリッジ国立研究所は、固体燃料要素の代わりに溶融塩に溶解したフッ化トリウムを使用した原子炉実験を実施した。 結果は有望でしたが、そのアプローチは放棄されました。 それ以来、インド、中国、インドネシアなどがトリウム原子炉の実験を行っており、溶融塩を燃料として使用するというアイデアを検討してきたが、オークリッジ・アプローチが再開されたのはNRGがバトンを引き継いだときだった。

欧州委員会研究所共同研究センターと協力して、NRG の SALt 照射実験 (SALIENT) は、トリウム溶融塩炉 (TMSR) を商業的可能性のある工業規模のエネルギー源に変えることを目的とした多段階実験です。

擁護団体トリウム・エネルギー・ワールドによると、実験の第1段階はトリウム燃料サイクルで生成される貴金属の除去に焦点を当てている。 つまり、トリウムが分裂してエネルギーを放出する前に、トリウムがウランに変化する核分裂プロセスのステップで生成される金属です。

これが達成されたら、次のステップは、TSRM の建設に使用される一般的な材料が腐食性の高温の塩混合物にどの程度耐えられるかを判断すること、またはメンテナンスと運用のコストを抑えるための代替品を見つけることです。 これらには、ハステロイと呼ばれるニッケル合金、またはチタン - ジルコニウム - モリブデン (TZM 合金) が含まれる場合があります。

最終的な目標は、地域のエネルギー需要を満たすためにモジュール式で拡張可能でありながら、一年中利用可能な 24 時間電力を供給する TMSR を作成することです。 さらに、溶融塩を使用することにより、原子炉の運転中に燃料補給が可能となり、ダウンタイムが大幅に短縮されます。