概要

マグノックスは、20世紀半ばに電力を生み出す目的で開発された初期のガス冷却型原子炉の一種で、初期設計では核分裂性物質の生産にも用いられた。天然ウラン燃料で運転できるように設計されており、濃縮設備を不要にすることで、比較的単純な燃料サイクルを実現した。

設計と主要構成

マグノックス炉では、減速材として固体の黒鉛を用いて中性子を減速し、連鎖反応を維持する。減速材はしばしば黒鉛と、その中性子減速材としての役割に触れて説明される。炉心で発生した熱は二酸化炭素ガスによって運び去られ、これが一次冷却材としてボイラーや熱交換器へエネルギーを伝える。

材料と燃料被覆

「Magnox」という名称は、ウラン金属燃料を被覆するために使われた独自のマグネシウム–アルミニウム合金に由来する。この合金は、しばしばマグネシウム–アルミニウム合金、あるいは単にマグノックス合金とも呼ばれ、二酸化炭素雰囲気中での耐食性を与えた一方、最高運転温度を制限し、使用済み燃料の長期湿式保管も妨げた。

運転史と発展

マグノックス炉は、最初期の商業規模炉の一つであり、複数の国で建設された。設計の重点は、単純な燃料管理と、非濃縮ウランを使用できることに置かれていた。冷却材とガス技術には堅牢な圧力系が必要であり、二酸化炭素は被覆材と黒鉛減速材に対して化学的に不活性で、炉心内で有効な冷却材として機能するため採用された。

用途と事例

電力供給に加えて、一部のマグノックス炉は軍事計画向けのプルトニウム生産という二重の目的で運転された。これらの炉は、民生用送電網向けの電力を供給しつつ、特定の燃料管理方式のもとで副産物としてプルトニウムを生成することができた。

遺産、廃止措置、特徴的な点

現在、マグノックス炉の大半は退役しており、さまざまな段階で廃止措置が進められている。その歴史的意義には、ガス冷却炉工学の先駆けとなったこと、また燃料化学、冷却材の選択、運転上の柔軟性の間にあるトレードオフを示したことが含まれる。いくつかの炉が核兵器生産と結びついていたことは、公共政策や、その後により異なる燃料・被覆材・高い運転温度を持つ炉型への移行にも影響した。

主な特徴

  • 減速材：黒鉛
  • 冷却材：二酸化炭素ガス
  • 燃料：天然ウラン金属、マグノックス合金被覆
  • 用途：発電、歴史的にはプルトニウム生産