東京科学大学
総合研究院
ゼロカーボンエネルギー研究所
小原研究室

研究の特徴

 

小原研究室では未来の原子力システムと福島第一原子力発電所の安全な廃止措置のための研究を行っています。現在の原子力発電システムは完成したものと思われがちですが決してそうではありません。小原研究室では原子炉の原理に立ち返り真に社会のニーズに応える原子力システムはどのようなものかの追求をしています。また福島第一原子力発電所の廃止措置は必ず成し遂げなくてはならない仕事です。小原研究室では燃料デブリ取出しの際の臨界安全に関する研究に取り組んでします。研究室保有のサーバーや大学のスーパーコンピューターを駆使し、さまざまな数値シミュレーションを行いこれらの研究に取り組んでいます。

 

研究の概要

 

革新的原子炉概念研究

　原子炉物理学の理論をもとに、コンピュータシミュレーションによって新しい原子炉の基本的な概念やその特性について研究をしています。これまでも小原研究室では小型高温ガス炉の研究などを行ってきました。現在はブリードバーン型高速炉の研究に力を入れています。世界で広く使われている大型の軽水炉という型の原子炉は資源の利用効率に限界があります。これは廃棄物となる使用済み燃料の量が多くなることも意味しています。また大型の軽水炉では電源を喪失すると崩壊熱の除去は困難です。高速炉と呼ばれる原子炉は高い資源利用効率が期待できますが、燃料の再処理施設が不可欠です。ブリードバーン高速炉は燃料の濃縮施設や再処理施設を必要としない高速炉で、高い資源利用効率と廃棄物となる使用済み燃料の物量の低減が可能です。さらに原子炉を小型にして冷却材に鉛ビスマス等の液体金属を用いることで電源を喪失した場合でも冷却材の自然対流で炉心の崩壊熱の除去ができ炉心溶融を防ぐことができます。小原研究室ではブリードバーン高速炉の研究として小原研究室で考案された回転燃料シャッフリングブリードバーン高速炉RFBBの研究を行っています。

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燃料デブリ臨界安全研究

　原子炉以外の場所で核分裂連鎖反応が起きてしまう事故を臨界事故といいます。核燃料の製造工場や核燃料の貯蔵庫などではこのような事故が起こらないように厳重な管理をしています。このような事故がおきると核分裂が無限に発生して大爆発を起こすと誤解されていることがありますが、実際にはそのようなことは起きません。核分裂の発熱により核燃料の温度が高くなると核分裂連鎖反応がおきにくくなる作用が働き核分裂連鎖反応は自然に止まります。福島第一原子力発電所の炉心が溶けたことによって発生した燃料デブリでは現在核分裂連鎖反応は起きていないと考えられています。小原研究室では、燃料デブリ取り出しの際に万が一にも臨界事故を起こさないための研究とともに、万一起きてしまった場合にどのような現象が起きるか解明し作業時の安全対策を万全にする研究を原子炉物理学の理論に基づくコンピュータシミュレーションによって行っています。

 

研究キーワード

　革新的原子力システム、ブリードバーン型高速炉、液体金属冷却高速炉、鉛ビスマス、小型モジュラー炉、SMR、高温ガス炉、福島第一原子力発電所事故、燃料デブリ、臨界安全、原子炉物理学