Blossom Energy、燃料開閉で臨界制御する新方式を発明 米国で仮出願
東京都台東区に本社を置く株式会社Blossom Energyは、原子炉の燃料集合体を機械的に開閉することで臨界を制御する新しい反応度制御方式を発明し、2026年8月25日に米国特許商標庁へ仮出願を行いました。
本方式の原理を計算で確認した結果は、2026年11月に米国アリゾナ州フェニックスで開催される米国原子力学会の冬季大会において発表されます。同大会の技術セッションには、技術論文「Geometric Reactivity Control by Mechanical Fuel Rearrangement in HTGR Microreactors」が採択されています。
燃料自体の配置を動かす反応度制御の仕組み
原子炉の出力は核分裂の連鎖反応の進みやすさを示す「反応度」を調整して制御します。一般的な発電炉では中性子を吸収する制御棒を炉心に出し入れし、小型炉や宇宙用の原子炉では中性子を反射する面と吸収する面を持つ円柱状の制御ドラムを炉心の周囲で回転させる方式が用いられています。これらは燃料を固定したまま吸収材や反射材を動かす仕組みです。一方、制御棒の多くは緊急時に重力で落下させるため微小重力の宇宙や動揺する船舶では設計前提が変わり、制御ドラムには複数のドラム駆動機構や緊急時の回転機構が必要となります。
これらに対し、株式会社Blossom Energyが発明した方式は、燃料の総量を変えることなく、炉心を構成する複数の燃料要素の配置や集合体としての形状を可逆的に変えることで反応度を制御します。配置の変化に伴い中性子の減速や漏れ方が変わる性質を利用しています。今回の解析では原理確認の一例として、8個の燃料要素を歯車状に組み合わせ、一つの駆動で連動して開閉する形状が用いられました。なお、燃料要素の形状や数、動かし方は炉の用途に応じて選択することが想定されています。
独自解析環境で原理を確認し設計基盤を構築
株式会社Blossom Energyは、オープンソースのモンテカルロ計算コードOpenMCとDAGMCを組み合わせて構築した解析環境を用い、CADで設計した形状をもとに計算を実施しました。その結果、燃料の量を変えずに開閉度合いを変更するだけで、未臨界から臨界を経て超臨界まで反応度を調整できることを確認したとしています。実際の燃料に近い装荷量を想定した計算でも同様の効果が得られています。
燃料を収めた円筒を個別に回転させるなど、燃料を回転させて反応度を調整する方式は過去にも提案されていましたが、本方式は燃料要素どうしの配置を変えて集合体の形状そのものを変化させる点が異なります。運転中の反応度調整を制御棒の出し入れや吸収材の移動に頼らず行えるため、重力条件が地上と異なる環境で同社HTGRを利用するための選択肢となります。また、可動部を含む複雑な形状をCADから計算モデルへ直接変換できる解析基盤は、今後の遮蔽設計や臨界安全評価にも活用されます。基本構成には黒鉛減速材とヘリウム冷却を採用しており、日本原子力研究開発機構（JAEA）の高温工学試験研究炉（HTTR）の運転実績や、その研究開発に従事した創業メンバーの知見が活かされます。
宇宙空間や海洋環境など地上以外の用途へ応用
本方式は重力方向や機器の姿勢に依存しない臨界制御を目指しており、地上とは異なる環境での活用が検討されています。
宇宙用途では、微小重力環境や月面・惑星表面での運用が想定される原子炉システムにおいて、燃料要素を対称的に動かすことで反作用トルクや角運動量の相殺を図り、宇宙機の姿勢制御への影響を抑えながら臨界を制御することを目指しています。月面基地や惑星探査といった長期間の電力・熱供給が求められる環境への応用が考えられています。
海洋用途では、船体の傾斜や揺動が生じる船舶や深海において、燃料の開閉によって臨界を設定することで船体の傾きや動きに依存しない制御を目指します。これにより、海洋用高温ガス炉などの設計自由度を広げる可能性があるとしています。
今後は確認された原理をもとに、実機に適した燃料要素の形状や駆動方式の検討、温度特性を含む炉心設計の最適化、実際の燃料装荷量での設計点の確定が進められます。学会発表で得られる知見は査読誌への論文投稿に反映され、今回の仮出願をもとに本出願が行われる予定です。
株式会社Blossom Energyについて
株式会社Blossom Energyは、過去20年以上にわたり原子炉をはじめ高温の熱輸送システムの研究開発を行ってきた研究者が立ち上げた企業です。代表取締役CEOは濱本真平氏が務めています。
- 企業名：株式会社Blossom Energy
- 設立：2022年1月
- 本社所在地：〒111-0032 東京都台東区浅草７丁目６−１
- 代表取締役CEO：濱本真平
- URL：https://www.blossom-energy.co.jp/
- 採用ページ：https://herp.careers/v1/blossom
- 事業内容：発電等に⽤いる設備の設計・製造・販売
- お問い合わせ：https://www.blossom-energy.co.jp/contactus
- mail：pr@blossom-energy.co.jp
本記事は株式会社Blossom Energyの発表をもとに作成されています。
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