安全な原子力プラントの開発に、「流体力学」からアプローチする

「高速増殖炉」の研究と開発

世界では今、新型の原子力発電の研究と開発が活発に行われています。その中心は「高速増殖炉」です。従来の「軽水炉」は「ウラン235」を使いますが、実はウラン235は地球上のウランの1％以下の量しかなく、このまま使い続けると数十年でなくなってしまいます。一方、高速増殖炉で使用するのは「ウラン238」です。これは残りの99％にあたり、ほぼ半永久的に使えるだけの量があることがわかっています。ここに、高速増殖炉に期待が集まる理由があります。もちろん、開発にあたって安全性が最も重視されていることは、言うまでもありません。

原子炉の配管の安全性を追求

軽水炉でも高速増殖炉でも、安全性を考える上で重要なポイントとなるのが配管です。原子力発電は、核分裂によって生じたエネルギーで湯を沸かし、その蒸気でタービンを回して発電する仕組みです。これは火力発電も同じ原理です。つまり、原子力プラントの配管の中では、炉心で核分裂反応によって発生した熱を流体が受け取り、蒸気となってタービンを回し、その後、再び冷却されて元に戻り、再び炉心で熱を受け取るという循環が形成されています。この過程で、管にトラブルが起こると事故につながる危険性が高くなります。特に高速増殖炉の流体は、酸素と反応して化学反応し発火しやすい液体ナトリウムであり、管のトラブルが重大事故につながる可能性があります。

流体力学の成果を応用

どのような液体が流れるにせよ、管には「詰まる」「破ける」「漏れる」というトラブルがつきものです。その身近な例が血管です。血液が常に流れている血管は、血栓ができて詰まったり破れたりすると、命と健康を脅かします。管のトラブルがなぜ起こるのかを「流体力学」の観点から詳細に解明できれば、それを原子力プラントの配管にも応用できます。そこで現在、血液の流れのような微小なスケールで解明された流体力学の成果を原子力プラントの巨大な配管に適用し、より安全なプラントの建設を可能にする研究が進められています。

※夢ナビ講義は各講師の見解にもとづく講義内容としてご理解ください。

※夢ナビ講義の内容に関するお問い合わせには対応しておりません。

先生情報 / 大学情報

東京都市大学理工学部原子力安全工学科教授鈴木徹先生

興味が湧いてきたら、この学問がオススメ！

物理学、流体力学、原子力工学

先生が目指すSDGs

メッセージ

東日本大震災で福島第一原子力発電所の事故が起こり、日本では原子力発電について、「怖い」「危ない」「やめるべき」という声が大きくなりました。でも、世界に目を転じると、新型の原子炉の研究開発がものすごい勢いで進められています。
私は、「高速増殖炉」という新型の原子炉を、より安全に、より効率よく運転するには何が必要かについて研究しています。専門は「流体力学」です。流れに関する理論を応用し、新しい安全な原子力発電所を作っていきたいと思っています。あなたも興味があれば、私の研究室を訪れてください。

先生への質問

先生の学問へのきっかけは？
先輩たちはどんな仕事に携わっているの？

東京都市大学に関心を持ったあなたは

東京都市大学は２００９年４月に武蔵工業大学からへ校名を変更。新たに文系２学部、理系２学部、文理複合系１学部を擁する総合大学として発足しました。前身の武蔵工業大学は８０年の歴史を持ち多くの卒業生を輩出、日本の産業発展に貢献して来ました。９７年には文系・理系複合の環境情報学部、０９年には文系の都市生活学部と人間科学部を設立し、工学部から分かれた知識工学部を加えて学問の分野が大きく広がっています。８０年の歴史を携え、キラリと光る特徴をもち存在感のある大学を目指す東京都市大学は、常に進化を続けています。