米エネ省が国立研でフラマトム社製・事故耐性燃料を試験
米エネルギー省（ＤＯＥ）原子力局は６月１５日、傘下のアイダホ国立研究所（ＩＮＬ）にある新型試験炉（ＡＴＲ）で、仏フラマトム社製・事故耐性燃料（ＡＴＦ）の試験を実施中だと発表した。
ＤＯＥが２０１２年に開始した「ＡＴＦ開発プログラム」の下で行われているもので、これにはフラマトム社のほか、ＧＥ社と日立の合弁企業であるグローバル・ニュークリア・フュエル（ＧＮＦ）社、およびウェスチングハウス（ＷＨ）社の３グループが産業界から協力。ＩＮＬでは２０２１年１月まで試験を継続するとしており、この秋にはＧＮＦ社とＷＨ社がそれぞれ製造したＡＴＦの試験燃料棒も加わる予定。ＡＴＲ試験の完了後は、同じくＩＮＬ内にある燃料棒の破損実験施設「過渡事象試験炉（ＴＲＥＡＴ）」を使って、それぞれの燃料概念について安全運転が可能な限界点を探ることになる。
ＤＯＥのＡＴＦ開発支援は、２０１１年の福島第一原子力発電所事故を契機に、炉内で冷却機能が喪失した場合でも長時間持ちこたえ、発電所の安全裕度を拡大し得るような高性能の燃料開発を目指して始まった。米議会は事故耐性が強化された軽水炉燃料と被覆材の開発プログラムに２０１２会計年度から予算措置を講じており、２０２２年までにＡＴＦの先行燃料集合体を商業炉に装荷、２０２５年までに市場に供給するとの目標を提示。技術的な設計目標としては、極限の状況下における水素の発生量削減、核分裂生成物の保持、高温蒸気と被覆材の反応改善などとしており、産官学が協力して３段階構成の開発・実証戦略を進めている。
第１段階のフィージビリティ・スタディでは、先進的な燃料と被覆材の概念について、経済性や安全性、環境影響等の分析評価と絞り込みを実施。２０１６年１０月からは第２段階に移行しており、許認可の取得が可能と思われるＡＴＦの製造、大規模照射試験など、開発・認定関係の活動が行われている。
フラマトム社がＩＮＬのＡＴＲを使って試験中のＡＴＦは、クロムをコーティングした被覆管の概念とクロム合金の酸化皮膜を使った燃料ペレット概念に基づいている。特殊なコーティングにより、被覆管を高温による損傷と酸化から防護することを狙っており、事故条件下においても燃料ペレットで長時間の耐久性と高い性能を追求。これにより、商業炉では今よりも一層安全性の高い運転が可能になるとしている。
ＡＴＲ試験では具体的に、商業用軽水炉の冷却条件を模した特殊なテスト・ループに、２６本の縮小版燃料棒を装荷。ＡＴＲは燃料サンプルを急速に劣化させる機能があるため、数年分あるいは数十年分の中性子損傷をたった１か月で生じさせることができる。試験で得られた性能データは、米原子力規制委員会（ＮＲＣ）が同燃料の認定審査を行う際に活用されることとなる。
一方、ＧＮＦ社は今年３月、「ＩｒｏｎＣｌａｄ」の名で知られるクロム・アルミ鉄合金の燃料被覆材、および「ＡＲＭＯＲコーティング」を施した２種類の試験集合体を米ジョージア州のＥ．Ｉ．ハッチ原子力発電所１号機に装荷した。２０１９年には、イリノイ州のクリントン原子力発電所にも装荷する計画である。
また、ＷＨ社は炭化ケイ素材料（ＳｉＣ）製の被覆管、シリサイド（Ｕ３Ｓｉ２）燃料ペレットの概念に基づくＡＴＦを開発中。２０１９年にもイリノイ州のバイロン原子力発電所で、同社製ＡＴＦとなる「ＥｎＣｏｒｅ」の実証用燃料棒装荷を目指すとしている。
ＡＴＦの商業化を急ぐ理由として、ＤＯＥは米国内で稼働する既存炉の運転期間を挙げた。現在、約１００基の商業炉のうち約９０基が、当初の運転期間４０年に加えて２０年間の延長を許されている。しかし、２回目の運転期間延長を申請して合計８０年間の運転継続許可を受けない限り、２０３０年代にこれらの運転認可は満了してしまう。その前にＡＴＦを商業化することにより、既存炉の性能を向上させ、運転期間の延長見通しを改善することが出来るとＤＯＥは指摘している。