米国 X-energy社 が開発する 小型モジュール炉(SMR)。 ペブルベッド型の高温ガス炉(HTGR)であり、固有安全性と高温熱利用を特徴とする次世代炉。
| 項目 | 仕様 |
|---|---|
| 炉型 | 高温ガス炉(HTGR)/ ペブルベッド型 |
| 熱出力 | 200 MW(th) |
| 電気出力 | 約 80 MW(e) |
| 冷却材 | ヘリウムガス(約 7 MPa) |
| 減速材 | 黒鉛 |
| 燃料 | TRISO燃料(ペブル形状、直径 6 cm) |
| 冷却材出口温度 | 約 750 ℃ |
| 炉心平均出力密度 | 約 4.5 MW/m³ |
| モジュール展開 | 4基で約 320 MW(e)(スケーラブル) |
出力密度が非常に低く、冷却材喪失事故時でも炉容器からの輻射・自然対流だけで崩壊熱を除去できる。 能動系(ポンプ・電源・弁)に頼らず物理法則で安全が成立する。
燃料温度が上昇するとU-238の共鳴吸収(ドップラー効果)で反応度が自動的に低下する。 BWRのボイド反応度係数と同様の負のフィードバックだが、Xe-100では温度係数だけで十分な制御性を持つ。
燃料粒子1個1個がSiC層などによる独立した閉じ込め障壁を持つ。 設計基準事故でも燃料温度は 1600 ℃以下 に保たれ、FP(核分裂生成物)の放出を防ぐ。 軽水炉のような「被覆管破損→冷却材汚染」という概念が原理的に生じにくい。
| 特性 | ヘリウム | 水(BWR) |
|---|---|---|
| 相変化 | なし(単相) | あり(二相流) |
| 体積熱容量 | 非常に小さい | 大きい |
| 腐食性 | なし | あり |
| 運転圧力 | 約 7 MPa(大流量で補う) | 約 7 MPa(BWR) |
ヘリウム(750 ℃)→ ガス-液熱交換器(SG) → 水蒸気(約 565 ℃)→ タービン発電 or 工業熱利用
SG二次側では通常の沸騰熱伝達が生じる。高温熱(750 ℃)を活用して水素製造・製鉄などの産業プロセス用途にも展開可能。
| 観点 | BWR | Xe-100 |
|---|---|---|
| 冷却材 | 水(二相流) | ヘリウム(単相) |
| 主要安全機能 | ECCS(能動) | 受動(輻射・自然対流) |
| 崩壊熱除去 | 注水が必要 | 無注水で自然冷却 |
| 燃料損傷モード | 被覆管破損 | TRISO破損(~1600 ℃) |
| 熱流動の特徴 | 二相流・ボイド率管理 | 充填層・単相だが体積熱容量小 |
| 設計熱的制限値 | 限界出力比(CPR) | 最高燃料温度(1600 ℃) |