ヒートパイプ型マイクロ原子炉の技術経済的最適化 第2部：多目的最適化解析

TL;DR（結論）

• 熱パイプ式マイクロリアクターでは、発電コストだけを下げようとすると、出力偏りや停止余裕のような安全・運用側の指標との衝突が起きやすいです。
• 本研究は、LCOEとロッド積分ピーキング係数を同時に最適化する多目的設計問題として捉え、PEARLを用いて複数のコスト前提ごとのPareto解を比較しています。
• 反射体コスト、制御ドラム依存、TRISO燃料、燃焼度の扱いが設計戦略を大きく左右し、安価な設計を探すだけでなく「どの安全余裕をどこまで買うか」を明示的に決める必要があると分かります。

なぜこの問題か

熱パイプ式マイクロリアクターは、小型で輸送しやすく、受動的な除熱が可能で、遠隔地や燃料供給が不安定な地域での電源として期待されています。ところが、期待されるほど簡単に経済競争力を持てるわけではありません。小型炉は設備を小さくできても、燃料、反射体、制御機構、保守交換、初号機コストなどが重く効きます。しかも、炉心形状や反応度制御の設計を少し変えるだけで、熱流束、出力偏り、停止余裕、燃料寿命、最終的なLCOEまで一緒に動いてしまいます。

核心：何を提案したのか

提案の中心は、熱パイプ式マイクロリアクターの設計を多目的最適化問題として解き直し、LCOEとロッド積分ピーキング係数 (F_{\Delta h}) を同時に下げる設計群を探索することです。ロッド積分ピーキング係数は、炉心内でどれだけ出力分布が偏っているかを表す指標で、局所的な出力集中や熱的な厳しさと関係します。つまり、単に「発電単価が安い炉」ではなく、「コストと出力偏りの両方をどこまで抑えられるか」を設計上の主題に据えています。

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