フランスの高速増殖炉研究開発 (03-01-05-05)

＜本文＞
１．今までのフランスにおける開発経過
フランスにおける高速増殖炉の開発は、1953年からフランス原子力庁（ＣＥＡ：Commissariat l’Energie Atomique）によって着手された。最初の実験炉ラプソディー（Rapsodie）はカダラッシュの原子力研究所（ＣＥＮ：Centre d’Etudes Nucleaires）で1967年に運転を開始した。初期熱出力は20MWで、1970年には40MWへと出力が増大されたが、ナトリウム漏洩のため1982年に閉鎖が決定された。現在廃止措置が開始された。
　原型炉フェニックス（PHENIX）は電気出力250MWで、ローヌ川下流のマルクールに建設された。1973年８月に臨界、翌1974年３月には全出力に達した。初期の炉心は半分が混合酸化物燃料（ＭＯＸ）、残り半分が二酸化ウランであったが、1977年からすべて混合酸化物燃料が用いられている。運転を開始して、20年間の設計寿命に達したが、1994年３月から安全上の改造、補強工事を行い2009年までの寿命延長が決まった。2003年より運転が再開され、主としてマイナーアクチニドや長寿命放射性廃棄物の核変換試験および将来のガス冷却高速炉開発のための照射試験を実施する予定である。
　ラプソディー（図１参照）とフェニックス（図２参照）の経験に基づき電気出力1240MWの実証炉スーパーフェニックス−１（ＳＰＸ−１:Super−Phenix−1；図３参照）が、1977年ローヌ川上流のクレイ・マルビルに建設開始され、1985年に初臨界に達し、1986年に全出力運転が開始された。この原子炉の総合管理のためにフランス、イタリア、西独、ベルギー、オランダの５ヵ国の電力会社が出資し、ネルサ（NERSA）社が設立された。フランスのノバトム社が設計の大部分を担当した。また、その運転はネルサ社の下でフランス電力公社（EDF）が行っている。ＳＰＸ−１の建設費は軽水炉の２倍である。
　しかし、ＳＰＸ−１は、1987年３月原子炉容器に隣接する炉外燃料貯蔵内側容器からのナトリウム漏洩が発見され、運転を中断した。その後1994年８月に、プルトニウム燃焼、アクチニド消滅の試験炉として目的を変更した上で再起動し順調な運転を続けていた。1996年12月から燃料交換のため約６ヵ月間計画停止中、1997年６月にジョスパン首相が議会で「スーパーフェニックスを将来放棄する」と発表し、1998年12月にその廃止措置が決定した。2003年３月には全燃料集合体の炉心から水プールへの搬出が終了し、Ｎａドレンの準備が進められている。そして2025年までに解体を完了する予定である。
　フランスはＳＰＸ−１に続く原子炉としてＳＰＸ−２を、イギリスは原型炉ＰＦＲに続く実証炉ＣＤＦＲを、ドイツは実証炉ＳＮＲ−２の研究開発を進めていたが、研究開発費の削減や開発リスクの低減を考えてヨーロッパ統一の欧州統合実証炉としてＥＦＲを建設することとし、その設計を1988年３月から共同作業で開始した。ＥＦＲの電気出力は、1，500MWである。しかし、現状ではＳＰＸ−１のトラブルもあり、世界的なＦＢＲの低調な建設意欲の中で計画は打ち切られた。
２．フランスの各研究所と試験施設
　ラプソディーとフェニックスの他にも、以下のような高速炉開発のための研究施設が建設されている。
（ａ）ゼロ出力炉（MASURCA）：1966年より運転されており、混合酸化物燃料炉心の核的特性を測定するために用いられている。
（ｂ）熱中性子炉（CABRI）及び研究炉SILOE炉：過渡時及び冷却材喪失時の燃料破損機構を解明するために用いられている。
（ｃ）ESMERALDA：大規模ナトリウム火災試験用であり、ナトリウム火災時の圧力上昇及びエアロゾル挙動の研究に用いられていたが現在は目的を達し閉鎖されている。
（ｄ）グルノーブルには大型の熱流動研究装置がある。
（ｅ）カダラッシュには種々のコンポーネントを試験するための大型ナトリウム装置が設けられている。
（ｆ）ＳＰＸ−１の１次系及び２次系ポンプはジャンヌヴィリエのフランス電力公社の水ループで、中間熱交換器はカダラッシュでそれぞれ試験を行った。また、１次ポンプの回転部の加震試験と耐久試験はブラシモン（イタリア）のナトリウムループで行った。
（ｇ）ナトリウム−水反応に関する研究はカダラッシュとブラシモンで進めた。
（ｈ）蒸気発生器モジュールはルナルディエールの50MW施設で実機条件下で試験された。現在の高速増殖炉開発体制は、ＣＥＡが公的な立場から方策を示し、ノバトム社が技術的問題の解決や設計を行っている。しかし、スーパーフェニックスの完成後、ノバトム社の人員・資金は減少傾向にあり、フラマトム社（現AREVA NP社）に合併吸収された。
　図４にフランスにおける原子力開発体制図を示す。フランスでは原子力を含むエネルギー政策は、産業省の資源・エネルギー総局の管轄である。原子力の安全規制については、産業省、環境省、厚生省の管轄下にある原子力安全・放射線防護総局が担当である。2002年の改正で、従来までの原子力施設安全局に放射線防護機能が追加され、また新たに厚生省の管轄下にも組み込まれた。
３．フランスの最近の開発状況
　フランスにおける高速増殖炉開発は現在新たな局面を迎えている。その理由の１つは、フェニックスの反応度異常現象とスーパーフェニックス−１の故障・炉停止が生じたことであり、もう１つの理由としてチェルノブイル発電所事故後の世論の動向があげられる。このような傾向は他の欧州諸国にも見られ、欧州諸国はそれぞれの独自の開発計画を見直し、欧州連合統合として欧州各国のメーカー（フランスはノバトム社）が協同で設計を担当するＥＦＲ（European Fast Reactor）と呼ばれる１つの高速増殖実証炉を開発する方向に動いていたが、世界的に低調な建設意欲の中で経済的理由からベルギー、イタリア、イギリスが共同作業より撤退したため、計画全体が見直され、1995年５月にPhase−２（概念設計）までを終了したが、Phase−３（詳細設計）は打ち切られた。
　さらに、最近の世界的潮流として、米・ソ冷戦の雪解けによる核軍縮からの余剰プルトニウムの処理、核不拡散対策などから、高速増殖炉によって更にプルトニウムを増殖させる必要はなく、プルトニウムおよびアクチニドの燃焼炉とすべきだという考えが現実問題として支配的になっている。
　このためＣＥＡは運転を再開したフェニックスの運転目的を増殖炉としてではなくプルトニウムおよびアクチニドＴＲＵ消滅炉として位置づけ、プルトニウム燃焼計画（ＣＡＰＲＡ計画）やアクチニド燃焼計画（ＳＰＩＮ計画）などを進めるためフェニックスと共に研究用高速炉として運転していく予定である。
　2002年に米国が各国に呼びかけて動き出した第四世代原子炉（ＧＥＮ−IV）計画は、経済性、安全性、信頼性、持続性の向上を図る次世代原子炉を国際協力の基に開発するものである。現在６概念の原子炉が選定されているが、このうちの半数は高速炉である。フランスは次世代原子炉の有力な候補として、ガス冷却高速炉（ＧＦＲ）の研究開発に着手した。2012年を目標にその実験炉を建設し、2020年の実証炉の建設を計画している。

＜図／表＞

＜参考文献＞
（1）科学技術庁（監修）：FBR広報素材資料集（第２版）、日本原子力文化振興財団（1990年3月）
（2）日本原子力産業会議（編）：原産マンスリー　No.21，1?4（1997.7）
（3）亀井　満：技術予測シリーズ、第６巻エネルギー技術、日本ビジネスレポート株式会社（平成２年）
（4）N.H.Hennies　et　al.:Development　of　Fast　Reactors　in　Europe，　International　Conference　on　Fast　Reactors　and　Related　Fuel　Cycles，（1991）
（5）X.Elie　et　al.:Operation　Experience　with　the　Phenix　Type　Fast　Reactor，　International　Conference　on　Fast　Reactors　and　Related　Fuel　Cycles，（1991）
（6）A.Lacroix　et　al.:Experience　Gained　from　the　1200MWe　SuperphenixFBR　Operation，International　Conference　on　Fast　Reactors　and　Related　Fuel　Cycles，（1991）
（7）日本原子力産業会議（編）：原子力年鑑1996年版、1996年10月
（8）日本原子力産業会議（編）：原子力ポケットブック2003年版、日本原子力産業会議（2003年8月）
（9）IAEA/IWGFR　Annual　Meeting　”Fast　Reactor　Development　Programme　in　France　during　1996”（1997年5月）
（10） JC Astegiano : Status of Fast Reactors and ADS Programmes in France in 2003， IAEA TWG−FR， 37th Annual Meeting， May （2004）（Private Communication）
（11）　日本原子力産業会議（編）：原子力年鑑2003年版、2003年10月