BWR: 炉心での蒸気発生が特徴

冷却水の流速変化でも核分裂反応の調節は可能


 減速材と冷却材とを兼備した構成要素として水を使っている「軽水炉」には、2種類の原子炉がある。燃料の入っている「炉心」部分で、沸騰しないように設計されているのを「加圧水型原子炉(PWR)」、逆に沸騰するように設計されているのを「沸騰水型原子炉(BWR)」と呼んでいる。 

 BWRの場合、通称「お釜」ともいわれる「原子炉圧力容器」の中で、冷却水を沸騰させて蒸気にし、それをタービンに直結して回転させて発電しているのである。

 冷却材が炉心部分で沸騰するということは減速材の役割が蒸気の気泡の体積の膨張に反比例して減少することを意味する。液体と気体が混合するBWRの炉心の設計は、それだけ複雑になる。しかし、BWRを運転する際には、制御棒に加えて、冷却材(減速材)である水の流速を変えても核分裂を調節することが可能で、通常、両方で運転している。

 核分裂生成物や放射化物質が溜まる原子炉圧力容器とタービンが直接つながっているBWRの場合、主に気体の放射性物質がタービンの方にまで流れるので、そのタービン建屋と原子炉建て屋の両方が放射性管理区域に指定されている。またPWRよりも高い「排気塔」が設置されているのもBWRの特長だ。

 日本では、東北電力の女川、東京電力の福島第一、第二、柏崎刈羽、中部電力の浜岡、北陸電力の能登、中国電力の島根、日本原子力発電(株)の東海第二、敦賀1号の各原子力発電所に採用されているのが、BWRである。

(水口 哲)

代表的なBWRの仕様
電気出力    1,100MWe
熱出力     3,293MWt
冷却材圧力   70.7kg/C・g
冷却材入口温度 216℃
冷却材出口温度 286℃
冷却材流量   48,300t/h
炉心有効高さ  3.71m
炉心等価直径  4.75m
全ウラン装荷量 133t
燃料集合体数  764体
燃料要素配列  8×8
制御棒吸収材  ボロンカーバイト
制御棒本数   185本
原子炉圧力容器 23m高×6.4m内径
 設計圧力   87.9kg/C・g
 設計温度   302℃
 重量     750t
蒸気発生器   なし
蒸気タービン  
 回転数    1,500rpm
 入口蒸気圧力 66.8kg/C・g
 入口温度   282℃
 蒸気流量   6,420t/h
原子炉格納容器
 全高     48m
 中心線内径  29m

このクラスのBWRを使っている発電所は:東海第二、福島第二1〜4号浜岡3号など