高い安全性、高効率で発電

化石燃料に代わる高温供給源として期待の次世代原子炉「高温ガス炉」。日本原子力研究開発機構は高温ガス炉の試験研究炉「高温工学試験研究炉（ＨＴＴＲ）」（茨城県大洗町）を利用し、技術を蓄積している。高温ガスの利用で発電や水素製造、海水の淡水化などを可能とする。二酸化炭素（ＣＯ２）削減効果もあり、２０５０年までに温室効果ガス排出実質ゼロを目指す「カーボンニュートラル」実現への貢献が期待される。（冨井哲雄）

燃料溶け出さず

高温ガス炉の最大の特徴はその安全性だ。ＨＴＴＲは１６００度Ｃでも放射性物質を閉じ込められるセラミックス被覆燃料粒子をはじめ、耐熱性や伝熱性が高い減速材の黒鉛、冷却材のヘリウムガスを使う。冷却機能を失っても燃料が溶け出さず、自然に冷える仕組みだ。

１１年の東日本大震災に伴う東京電力福島第一原子力発電所の事故で、軽水炉のリスクが認識されるようになった。原子力機構大洗研究所高温ガス炉研究開発センター高温工学試験研究炉部の篠崎正幸部長は、「（高温ガス炉は）福島第一原発のような事故を起こすことはない」と断言する。

また、ＨＴＴＲは９５０度Ｃと高温の熱が利用できるため、多くの産業や生活分野で活用が期待される。例えば熱化学法を利用することで、９５０度Ｃのヘリウムガスで水を分解し水素を製造できる。「化石燃料を使わないため、ＣＯ２の排出量を減らせる」（篠崎部長）。１９年の運転では１時間当たり３０リットルの水素を１５０時間連続製造できた。「大量製造した水素を製鉄にも使える」（同）と期待する。

さらに熱効率の高さも大きなメリットだ。軽水炉で得られるガスの温度は３００度Ｃ程度でタービンによる発電の熱効率は３５％。一方、９５０度Ｃのヘリウムガスでタービンを駆動すれば熱効率は５０％まで向上できる。

耐震基準クリア

ＨＴＴＲは０４年、９５０度Ｃの熱の取り出しに世界で初成功した。その後、東日本大震災での運転停止を経て、従来基準の約３倍の地震動に耐えられる政府の新規制基準をクリア。現在は２１年７月の運転再開を目指して準備中だ。運転再開後、安全性の実証実験を２２年１月にも開始。ＨＴＴＲにガスタービン発電施設と水素製造施設をつなぎ、コージェネレーション（熱電併給）熱利用技術を３０年に実証する予定だ。

高温ガス炉は世界中で導入が検討されているが、稼働しているのは日本と中国のみ。中国は高温ガス炉の実証炉を２１年中に稼働し、発電する見込みだ。

一方、日本政府は２０年１２月に策定したグリーン成長戦略の中で、高温ガス炉を含む次世代原子炉の研究開発を重要な柱に位置付けた。

さらに原子力機構とポーランド国立原子力研究センターが研究協力し、ポーランドで高温ガス炉の研究炉の２５年以降運転開始を目指すなど、ＨＴＴＲで培った知見を海外で生かそうとしている。

脱炭素化に向けた動きが世界中で加速する中、日本で培った高温ガス炉の技術でどう貢献していくのか、政府の戦略が問われる。