can-0) (CANDU(R)) なぜCANDU(R) を？

can-0) (CANDU(R)) なぜCANDU(R) を？

2026年11月

まず表記ですが、今まで私はCANDUとはBWRやPWRと同じく
”単なる略称” だと思ってました。実はそうじゃなくて、Atomic
Energy of Canada Limited 社の登録商標だそうです。
お詫び申し上げるとともに、今後はCANDU(R) と表記します。

で、なぜCANDU(R)を？

上の黒いグチャグチャ メニューにあるページ gc-1) でMAGNOXを
紹介しましたが、そこで私は
天然Uを核燃料にできる原子炉の二例として
・ グラファイト（黒鉛という名前の炭素）を減速材とする原子炉
・ 重水を減速材とする原子炉
を挙げました。

gc-1) ではグラファイト炉の代表としてMAGNOXを説明したわけ
ですが、今回は重水減速炉（HWR, Heavy Water Reactor）の
代表であるCANDU(R)を取り上げるわけですね。

CANDU(R)で特に問題にすべきはproliferation riskでして、HWRの
一種であるのも元々、
天然Uを燃料として使うことでPuを製造、U濃縮という巨大なコストを
要する作業をなくしたい
という意図のものでした。

U濃縮不要 ⇒ proliferationしにくい
と考えられていたけど、現実には～～

CANDU(R)を元にインドはCIRUSやDhruva原子炉を開発、そこで
作ったPu-239で核兵器を製造、1974年5月に”有名な” Smiling
Buddhaをやらかしました。1998年5月には似たようなプロセスで、
パキスタンもChagai-1を。

この「実現してしまったproliferation」については、次回のページ
can-1) で詳しく取り上げるとして、今回はその他の側面をざっと
紹介しますね。

CANDU(R)開発の歴史

Manhattan Projectにはカナダと英国も参加していたことは、
ご存じですよね。（ソヴィエト連邦（当時）のスパイが潜り込んで
いたことも）

そんなふうに、当時は核兵器開発の国際協力が行われていて、
二次大戦末期にはカナダ・英・仏でPu製造目的のHWR開発に
取り組んでいました。つまり、二次大戦のただなかで核兵器開発を
目指していたのですね。場所は、カナダはオンタリオ州のChalk
River Laboratories。
ZEEPと呼ばれたこのHWRは1945年9月に臨界到達、臨界に達した
世界で2番目のHWRとなりました。（1番目はChicago Pile-3で、
1944年に臨界）
ZEEPは結局1970年まで研究用として使用されました。

廃炉作業は1973年に始まり、1997年に完了したそうです。

NRX、NRU

このZEEPでの研究をもとに、重水減速・軽水冷却の（当時としては）
新型の原子炉の実験が始まりました。NRXは1947年に運転開始、
下で述べる「カランドリア」を炉心にフィーチャーしたものでした。
そのNRXが1952年12月に部分メルトダウンを起こし、後継の
原子炉としてNRUが建設されて1957年11月に臨界に達します。

なお、1964年にはHEUを燃料とする原子炉に改造されました。
2018年3月に廃炉が決定、2028年に廃炉作業が始まる予定だそうです。

そしてCANDU(R)

そしてNPDという実証炉を経由して、オンタリオ州のDouglas Point原
発でCANDUが稼働開始、1968年から1984年まで稼働しました。
ケベック州のGentilly原発での稼働を経て、トロント近郊のPickering A
原発で1971年、Pickering B原発では1983年にCANDU(R)が稼働を
始めたのです。
Pickeringでの改良を重ねて出来たのが、現時点では代表的なCANDU(R)
であるCANDU 6という原子炉です。これは他国にも採用されており、
アルゼンティン、ルーマニア、韓国、中国で稼働しています。インドと
パキスタンにはCANDU 200という古いタイプがありますが、
Rajasthan 2を除いて廃炉決定済みです。
さらに新しいモデルとして、CANDU 9もあります。

もうひとつ新しいものとしてACR-1000というモデルもあり、これは
冷却材として加圧軽水を使用します。「伝統的な」CANDU(R)では
冷却材も重水なのですが、それに比べACRでは重水の必要量がずっと
少なくて済むわけですね。重水って、高価なのです。
それとACRでは、燃料としてわずかに濃縮した（1％程度？）Uを
使います。

その構成概略

概略図を：

ご覧のように「炉心」が「カランドリア」という”入れ物”になっており、
その中に燃料棒を水平方向で突っ込んだり抜き取ったりします。
一次冷却系の冷却材と減速材とはともに重水で（この点が、ACRとは
違いますね）、二次冷却系の冷却材は軽水です。

天然Uを燃料にできる原理

軽水を減速材として使う場合、H2Oを構成するHが中性子を
「吸収」してしまい核分裂がうまく連鎖してくれない恐れがあります。
これに対し重水D2Oを構成するD (Deuterium) は初めから1つ
中性子を含んでいるので、外からの中性子を吸収しにくいのですね。
つまり、それだけ多数の中性子が「減速されて飛び交う」結果に
なります。当然、核分裂の連鎖が続きやすい。

この原理から、天然U以外にも軽水炉で使用済みの核燃料の再利用、
再処理工場からのPuや各種アクティノイドの燃料としての使用、
トリウムの利用なども可能になるそうです。

＊ トリティウム（H-3）が他の原子炉よりも大量にできてしまう、
という問題もあることは、H-2にnをぶつけるという原理から容易に
お察しですよね。トリティウム全般については、ページ t-0) から
t-4) を。

事故安全性（← 奇妙な日本語、ご容赦！）

今までのところ、CANDU(R) では下記のNRXの部分的メルトダウンを
除き、深刻な事故は発生していません。導入件数が限られているので、
事故件数も少ないという側面もあるのかも。

上の概略図に示すように、現在のCANDU(R) では
燃料棒が入っているプレッシャーチューブが加熱した場合、水平方向に
設置されていますので重力で曲がる ⇒ 隣接するチューブとの距離の
拡大 ⇒ 核分裂の減少、というパターンも作用します。

CANDU(R) の前身NRXの部分的メルトダウン

上述の通り、CANDU(R) の前身としてNRXという研究用原子炉が
ありました。それが1952年12月、部分的なメルトダウンを起こし
ました。その経緯を：

このメルトダウン事故については既に各種報告が公表されていますが、
詳しくお知りになりたい方にはPeter Jedickeさんの
The NRX Incident
という報告が良いでしょう。

以下では、その内容を私が日本語化・要約で紹介しますね
＜　　＞ 内は、私からの補足説明です。
**************************************
★ まず、NRXは重水減速・軽水冷却式の原子炉で、これもChalk
Riverにありました。カナダのNational Research Council（NRC）が
運用していたもので、核兵器用Puの製造のほか、研究や発電
（20MW）の可能性もNRCは考えていたようです。1947年7月、
稼働を開始しました。

★ NRXの構造を示す概略図をインターネットでかなり探したの
ですが、適切なものが見当たりません。（なぜでしょうね？？）
そのため、次に示す構成図はきわめて大雑把なものです。アシカラズ。

CANDU(R) との主な違いは：
・ 上述の、冷却材が軽水であること
・ カランドリアが縦向き（中のチューブは、上下方向に設置）
その鉛直設置のチューブ175本を六角形の格子状に配置、Heガスが
詰まっていました。
軽水は、近くのOttawa Riverから取水していたそうです。

★ 制御棒ももちろんあって、これも鉛直方向。12本あって、そのうち
7本を最低位置に下せば核分裂連鎖反応は停止します。電磁石装置と
気圧装置とで上下させていました。

で、1952年12月12日

気圧装置を制御するためのバルブがいくつか、原子炉の下の地下室に
あったのですね。あるオペレーターが誤って、そのうち3つまたは4つを
開いてしまいました。
⇒ 制御棒のうち3本／4本が燃料棒の上方にまで上がってしまいました。

そして・・・
コントロール ルームではこの制御棒位置の異常を知らせる赤い
ランプが点灯 ⇒ 監督者が地下室のオペレーターに電話、バルブを
開くのをやめろと指示 ⇒ そして監督者は自ら地下室に行き、バルブを
閉め気圧をチェック。
制御棒はいくらか降下したが、赤いランプは消灯したものの、
まだ燃料棒に作用できる位置にまでは降りていなかった。この
原因は、今も不明。

監督者は地下室からコントロール ルームに電話、制御棒を下げる
ために気圧システムを作動させるボタンを押すよう指示 ⇒ だが、
押すボタンの番号を間違え、制御棒を引き抜く番号を伝えて
しまう ⇒すでに赤いランプは消えていたので、コントロール
ルームにいたアシスタントは言われた通りのボタンを押して
しまう ⇒ 監督者はすぐに訂正したのだが、アシスタントは少し
離れた場所にあったボタンを押しに行っていたため、聞こえ
なかった ・・・

暴走を始めた炉内ではチューブが破損、中のHeも抜けてしまい
外部からの空気が侵入 ⇒ 水素と酸素が化合し爆発発生 ⇒ 放射性の
水が漏出し、原子炉のあった建物の床に溢れていった ⇒ 汚染されてい
ない水タンクの水を川に捨て、そこに汚染水を入れた ⇒
除染作業が続き、カランドリアを交換して2年後に稼働再開。

★ 死者や重傷者は出なかったそうです。でも、周辺環境にはかなりの
放射性物質をまき散らしました。

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「やかんをのせたら～～」はあくまでproliferationにフォーカスした
サイトですが、このNRXメルトダウンは原子炉事故のうちで深刻な
ものとしては、世界初の事故でした。そこで、やや詳細に
紹介しました。「proliferationにフォーカス」といくら言っても、
「事故は？事故は？？」と仰る読者もいらっしゃいますしね。
でも、イタリア料理のトラットリアに入って、「大トロ握ってくれ！」
とか言うのは良くないですよ。

それと、事故を詳しく知りたいのなら、ある程度技術的な詳細を
アレコレ読まないといけないこともご理解くださいね。

Proliferation risksは、次回

CANDU(R) ってproliferation resistanceのための特長を備えては
いたのですが、結局はインドとパキスタンの核実験につながる結果と
なってしまいました。その詳細は、次回のcan-1) で！