原子力スタートアップ企業のBlossom Energy(ブロッサムエナジー、東京・文京)が高温ガス炉(HTGR)の商用化に挑もうとしている。開発に取り組むのは、8基の原子炉をクラスター化した発電システムだ(図1)。2022年4月に事業を始めた同社は自社の生産拠点を持たない、いわば原子力開発の「ファブレスメーカー」。2035年に国内で第1号機の運転開始を目指している。
日本原子力研究開発機構(JAEA)の元研究者で、同社CEO(最高経営責任者)の濱本真平氏によると、新型の原子炉を開発するスタートアップ企業は日本初*1。これまでに投資家などから約1億円を集めた。前述のように自社工場を保有せず、開発や設計などに専念。プラントメーカーに設計図を知財として提供するほか、設計開発の受託を主な事業とする。
*1 Blossom EnergyはJAEA発のスタートアップ企業ではなく、「資本関係や人的交流はない」(JAEA広報)。
ブロック型の高温ガス炉をクラスター化
高温ガス炉はその名前の通り、高温を取り出せる原子炉だ。原子力発電所で一般的な大型軽水炉では、冷却材の出口温度が300℃程度なのに対し、同社が開発を目指している高温ガス炉では、約750℃を想定する。得られた高温は発電だけでなく、二酸化炭素(CO2)を排出しない水素製造にも使えるとの期待がある。
原子炉の減速材や冷却材も、軽水炉とは異なる。軽水炉では両者を兼ねて軽水(普通の水)を使うが、高温ガス炉ではそれぞれ黒鉛とヘリウム(He)ガスを用いる。
一般に、高温ガス炉の方式には大きく分けて2種類ある。日本では、JAEAが1998年に「高温工学試験研究炉(HTTR)」の運転を始めているが、これは「ブロック型」*2と呼ばれる方式だ(図2)。一方、中国で2021年12月に発電を開始した「HTR-PM」や、米国の原子力新興企業であるX-energy(X-エナジー)が開発する「Xe-100」は、「ぺブルベッド型」*3に分類される。
いずれの方式も後述するセラミック被覆した燃料粒子(被覆燃料粒子)を用いる点は同じだが、その燃料粒子の利用方法に違いがある。
*2 ブロック型高温ガス炉
被覆燃料粒子を多数含んだ円筒形の燃料コンパウンドを製作し、黒鉛ブロック内に設置する方式の高温ガス炉。反応制御に制御棒を用いる。
*3 ぺブルベッド型高温ガス炉
被覆燃料粒子を直径約6cmの黒鉛球に閉じ込め、この黒鉛球を原子炉の上から下に流す方式の高温ガス炉。原子炉を運転しながら燃料を供給したり排出したりできる。制御棒がなくても反応制御が可能とされる。
同社が開発しようとしているのは、熱出力30MWのHTTRと同じブロック型を基本技術としつつ、1基当たりの熱出力が90MWの高温ガス炉。さらに、それら8基を並列に接続することで、電気出力約330MW()の原子力発電所を目指す構想だ。濱本氏は詳細を明かさないものの、同社の中核技術となるのは、HTTRの3倍というスケールアップと8基のクラスター化を実現するための工夫にあるという。