アメリカ合衆国海軍の原子炉一覧とは? わかりやすく解説

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アメリカ合衆国海軍の原子炉一覧

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2025/11/05 02:07 UTC 版)

アメリカ合衆国海軍の原子炉一覧は、アメリカ海軍によって設計、建造、運用されている原子炉の一覧である。

アメリカ合衆国海軍の原子炉

アメリカ合衆国海軍の原子炉は、アメリカ海軍の艦艇に搭載され、推進・発電および航空母艦上から航空機を射出するカタパルト用の蒸気の生成、およびいくつかの副次的な用途に使用されている。そうした原子炉には完全な発電所としての能力が付随している。

アメリカ海軍における原子炉の基本仕様は、1955年に初の原子力推進艦艇である原子力潜水艦ノーチラスが就役して以来、一貫して加圧水型原子炉であり、炉心での核分裂反応により発生した熱を160kg/cm2に加圧された一次冷却水を加熱して325℃前後の温度で外部に取り出し、熱交換器で二次冷却水を加熱して、225℃、40kg/cm2程度の飽和水蒸気を生成させ推進器につながるタービンを駆動させる。熱交換器を通過した一次冷却水は温度を下げて炉心へ還流する[1]

最後に建造された通常動力型潜水艦であるバーベル級の最後の1隻が1990年10月、最後の通常動力型空母であるキティホークが2009年5月にそれぞれ退役して以後、アメリカ海軍には通常動力の潜水艦・航空母艦は存在しない。アメリカ海軍は原子力を動力とした巡洋艦を9隻保有していたが、すべて退役している。これらの原子炉は複数の企業によって設計され、ペンシルベニア州ウエストミフリンベティス原子力研究所英語版ニューヨーク州ニスユカナのノルズ原子力研究所英語版ニューヨーク州ウエストミルトンのケッセルリンク・サイト英語版アイダホ州アメリカ海軍原子炉施設といった政府(エネルギー省)所有・請負民間業者運営で、海軍原子炉部英語版の管理下にある研究施設で開発及びテストされている。これらの施設はまた、長年にわたって、原子炉運用の資格をもった海軍の要員を訓練するためにも運用されてきた。

アメリカ海軍の原子力開発史

草創期

アメリカにおける核分裂エネルギーの実用目的への応用は、周知のごとく核兵器原子爆弾)の開発から始まったが、第2次大戦の終結を迎えて原子爆弾の開発から開放された科学者たちは、核分裂エネルギーの平和利用を目指した実用化研究に着手した[2]:28/38。この動向を象徴するのが1953年12 月、アイゼンハワー大統領によるニューヨークの国連本会議での「平和のための原子力(Atoms for Peace)」演説であった。

第2次世界大戦前後における圧倒的な国力の優越を背景に、アメリカは原子爆弾だけでなく発電用原子炉の研究においても、諸国をリードした。第2次世界大戦後の工業化の過程でエネルギー源が石炭から石油にシフトしたが、それと同時に将来的な枯渇のリスクも見通されるようになり、石油資源への依存を回避する手段としての原子力は注目される技術であった[2]:21/38。この時期、原子炉は未知の技術的挑戦であり、初期の原子炉開発とは、根幹となる核燃料冷却材減速材の3つの技術的要素について、実用性の観点から最適の組み合わせを見出すこと(炉型選定)に帰着した[2]:21/38。とはいえ、エネルギー資源に恵まれているため、差し迫った危機感がなく、開発の方向性を早期に限定する必要のなかったアメリカは、同様に原子力開発に着手した他の諸国、具体的には、イギリスフランスカナダソ連などとは異なり、開発の方向性を早期に限定することなく様々なオプションを検討する余力に恵まれていた[2]:21-22/38。加えて、原爆開発の過程でアメリカではウラン濃縮の技術が確立しており、「燃えやすい」優れた燃料を容易に手に入れられたために、原子炉の主要な技術的要素である核燃料・冷却材・減速材の選択の上で有利であった。濃縮技術がなく、核燃料として燃焼効率の劣る天然ウランを用いざることを余儀なくされたイギリスやフランスでは、これらの技術的選択肢が限定されざるを得ないだけでなく、黒鉛炉重水炉の非経済性や非効率性に直面せざるをえなかった[2]:22/38

1946年、ウィスコンシン大学のファリントン・ダニエルズは、シカゴ大学冶金研究所所長を務めたのち、発電用原子炉の概念を提唱し[注釈 1]、やがて発電用原子炉の概念が受け入れられてクリントン研究所英語版オークリッジ国立研究所の前身の一つ)で本格的に研究が開始された。シカゴ大学におけるエンリコ・フェルミらによる「シカゴ・パイル」と同様、ダニエルズらによる原子炉も「ダニエルズ・パイル」と呼ばれるようになり、アメリカにおける発電用原子炉開発の出発点となった[2]:22/38。このとき、ダニエルズらによる発電炉の研究にアメリカ海軍において後に原子力海軍の父と称されるようになるハイマン・リッコーヴァー大佐をリーダーとするアメリカ海軍の士官及び民間人からなるグループが参画しており、その過程で、リッコーヴァーは、原子炉が潜水艦用の動力源として極めて望ましいという着想を得た。東西冷戦下で潜水艦の軍事的重要性は高まっていたが、動力源の制約から潜航時間は依然として限られたものでしかなく、その延伸が望まれていた。リッコーヴァーは自らの着想が、1930年代末に海軍のロス・ガン英語版(Ross Gunn)によって同様の点から着目され、1945年には原子力潜水艦の開発計画書まで作成されていたことを後に発見して、自らの着想に自信を得て、並外れた強力なリーダーシップと政治力を発揮してアメリカ原子力委員会と海軍の双方に潜水艦用原子炉の開発組織を立ち上げた(1948年1月:海軍艦船局核動力部、1949年:原子力委員会海軍反応炉部[3])ばかりか、そのトップに就任し、潜水艦用原子炉の開発に邁進した[2]:24/38。海軍艦船局核動力部と原子力委員会海軍反応炉部は、後者が前者を監督するという位置づけにあるが、その2つの組織の長を兼ねることにより、リッコーヴァーは2つの立場を使い分けて、海軍と原子力員会に対して自分の主張を貫徹させた。[注釈 2]

リッコーヴァーは当時の米国の2大重電メーカーであるウェスティングハウス(WH)とゼネラル・エレクトリック(GE)に潜水艦用原子炉の概念設計を依頼した[2]:24/38。依頼にあたってリッコーヴァーは依頼にあたっては2つの条件をリッコーヴァーは提示し、(1)潜水艦の艦内に搭載し得るように小型に収めること(2)冷戦下におけるソ連との軍拡競争を前提に早期に実現可能であること、の2つの条件を要求した[2]:24/38

アメリカにおける原子力開発への参画でも先行し、ウィスコンシン大学のファリントン・ダニエルズの提唱で1946年からオークリッジ研究所で始まっていた発電用原子炉(ベリリウム減速・ヘリウムガス冷却炉)の研究に海軍とともに参画して原子炉に関する知見を蓄積し[2]:22/38、ダニエルズ・パイルの中断後は、オークリッジ国立研究所での軽水を冷却材・減速材とする熱中性子炉(後の加圧水型炉)の研究に参画していたWHは加圧水型炉を提案・推進した[2]:24/38。それに対し、アメリカにおける原子力開発では後発であり、マンハッタン計画に周辺的な役割で参画していたに過ぎなかったGE[5]:5は、1946年5月にアメリカ海軍向けの艦艇用原子炉の開発を行うノルズ原子力研究所英語版の運営契約を獲得したのを機に[5]:5、将来の発電炉として本命と考えられていた高速増殖炉の概念[2]:23/38を基礎としつつ、リッコーヴァーの要求した早期実現性に応えるため、問題の山積していた高速中性子による高速炉よりも取り扱いの容易な中速中性子を用い、冷却材には液体金属ナトリウムを採用することによってコンパクトさを実現することをそれぞれ目論んだ、高速増殖炉の変形ともいえる中速中性子炉の提案を推進する方針を固めた[2]:25/38

液体金属ナトリウムのもつ冷却材・減速材としての優れた性質とその反面にある厄介な物理的性質のため、GEの提案した液体金属冷却炉が問題含みであることが明らかになる一方で、WHによる加圧水型炉が成功を収めると、リッコーヴァーは液体金属冷却炉を早々に見切り、液体金属冷却炉を搭載した原子力潜水艦を加圧水型炉に換装するよう命じた[4]:72/280[6] [7]

空母用原子炉と商用原子力発電所

潜水艦用原子炉と原子力潜水艦を成功させたリッコーヴァーは次いで、航空母艦用原子炉の開発プロジェクトを立ち上げた。しかしながら、朝鮮戦争への財政負担の増大を背景にこの開発は中止された。しかし、リッコーヴァーは容易には断念しなかった。アイゼンハワーの「原子力平和利用宣言(Atoms for Peace)」演説のいわば目玉として、1954年には原子力法が改正され、民間が原子炉を所有、運転することができるようになると、ピッツバーグに本社を置くドゥケーン・ライト社とアメリカ原子力委員会との間で、アメリカ初の商業用原子力発電所となるシッピングポート原子力発電所エネルギー(Shippingport:PWR、出力90MWe)の建設契約が結ばれる[8]と、ここに早期に実現・導入可能な実用原子炉として、空母用に開発が進められていた加圧水型炉をいわばねじ込み、加圧水型炉の開発を継続した(この陸上用大型発電炉の開発には潜水艦用PWRの開発で蓄積されたデータが大幅に活用された)[2]:25/38。潜水艦用原子炉では燃料交換が困難であることとコンパクト化のために高濃縮ウランが燃料に用いられたが、空母用原子炉の設計においてもこうした核燃料設計が踏襲されたため、シッピングポート原子力発電所の加圧水型原子炉は、後の標準的な発電用加圧水型炉とはかなり異なる特徴を持つ[9]。シッピングポート原子力発電所はこうした1957年12月に運転を開始し、12月18日には送電網に接続された[9]

今日陸上用発電炉向けとしてはウラン濃縮のコストを低減させるため、低濃縮ウランが採用される。これに合わせて燃料や燃料集合体の仕様も見直され、今日まで用いられてきた酸化ウラン燃料と、その被覆管材料としてジルカロイ合金が新たに開発された[2]:25/38。今日の現在のPWR発電所の基本形態が確立したのは1960年代から70年代である[9]

アメリカ海軍の原子炉一覧

原子炉の型式

各タイプの原子炉には、英数3文字からなる型式指定が与えられている。型式指定は1桁目から順に、

  1. 当該原子炉が組み込まれる艦船のタイプ
  2. 設計メーカーにおける設計の世代数
  3. 原子炉の設計担当メーカー

をそれぞれ示している[10]:12-13/162

艦船のタイプ
設計担当メーカー

以下にアメリカ海軍の原子力推進艦艇に搭載された原子炉と搭載艦の一覧を示す[11]

シーウルフ(USS Seawolf, SSN-575)のS2G型炉とその原型炉S1Gがナトリウムを冷却材とする液体金属冷却炉であるのを唯一の例外として[12]、それ以外の原子炉はすべて加圧水型原子炉である。

航空母艦

巡洋艦

駆逐艦

潜水艦

アメリカ海軍の潜水艦用原子炉[16]
原子炉型式 設計担当メーカー 種別 熱出力(MWth) 軸馬力(shp) 搭載艦・設置場所 運用年代・現状 説明
S1C C 地上設置原型炉 13 N.A. ウインザーサイト(コネチカット州) 1953-1990,廃止措置完了 原子力潜水艦「タリビー」用の原型炉
S1G(SIR<Submarine Intermediate Reactor> Mark A) G 地上設置原型炉 78 N.A. ノルズ原子力研究所英語版 1955- 原子力潜水艦「シーウルフ」用の原型炉
S1W(STR〈Submarine Thermal Reactor〉 Mark Ⅰ) W 地上設置原型炉 70 N.A. 国立原子炉試験所英語版(後のアイダホ国立研究所アメリカ海軍原子炉施設 1953-1989 原子力潜水艦「ノーチラス」用の原型炉
S2C C 実用炉 13 2500 原子力潜水艦「タリビー 1959-1988
S2G(SIR<Submarine Intermediate Reactor> Mark B) G 実用炉 78 15500[17] 原子力潜水艦「シーウルフ 1953-1958 運用成績不良のため、加圧水型炉S2Waに換装
S2W/S2Wa(STR〈Submarine Thermal Reactor〉 Mark Ⅱ) W 実用炉 70 15500[17] 原子力潜水艦「ノーチラス 1954-1980 S2Waは予備用として建造されたが、シーウルフ (SSN-575)のS2G原子炉の運用成績不良により、換装用原子炉として利用された。
S3G G 地上設置原型炉 78 不明 ケッセルリンクサイト 1958-1992,廃止措置済 原子力潜水艦「トライトン」用の原型炉。
S3W W 実用炉 78 6600[17] 原子力潜水艦「スケート」「サーゴ
ハリバット
1957-1986
S4G G 実用炉 78 34000(combined) 原子力潜水艦「トライトン 1959-1986
S4W W 実用炉 78 6600[17] 原子力潜水艦「ソードフィッシュ」「シードラゴン 1958-1989
S5G G 実用炉および地上設置原型炉 90 17,000[17][18] アメリカ海軍原子炉施設および原子力潜水艦「ナーワル 原型炉:1965-1995(廃止措置中)、実用炉:1969-1999 自然循環式原子炉の原型炉および実用炉
S5W W 実用炉 78 15000[17] 8つの艦級・98隻にわたる米原潜および1隻の英原潜に搭載[19]に搭載された標準型原子炉。90隻以上の原子力潜水艦に搭載された 1959年(スキップジャック級1番艦)~2023(ダニエル・ウェブスター(MTS-626)退役) 合計100基近くが建造・展開され、これまでで最も多く使用された海軍用原子炉。1970年代にロサンゼルス級原子力潜水艦が登場するまで、アメリカ海軍の事実上の標準原子炉であった[20]
S6G G 実用炉 150
または
165
30000(D1G-2)または33500(D2W) ロサンゼルス級原子力潜水艦 運用中
S6W W 実用炉 270 45000[17] シーウルフ級原子力潜水艦 運用中
S7G G 陸上設置原型炉 N.A. ケッセルリンクサイト 運用中 1980年代に炉心交換され研究用原子炉#材料試験炉として運用中
S8G (原子炉) G 陸上設置原型炉および実用炉 312 60000[17] ケッセルリンクサイトおよびオハイオ級原子力潜水艦 運用中
S9G (原子炉) G 陸上設置原型炉および実用炉 210 40000[17] ケッセルリンクサイトおよびバージニア級原子力潜水艦 運用中
S1B (原子炉) B 陸上設置原型炉および実用炉 60000[17] ノルズ原子力研究所およびコロンビア級原子力潜水艦 運用中/建造中

脚注

注釈

  1. ^ もっとも当初、ダニエルズが提唱した原子炉概念は、、減速材として酸化ベリリウム、冷却材としてヘリウムガスがを用いる極めて高難度の技術に基づく原子炉概念であって、考案時は未解決の技術課題が山積していた。そのため、ダニエルズの提唱した概念の研究は早期に断念されている。[2]:22/38
  2. ^ こうしたやり方は原子力委員会が後年、原子力委員会がエネルギー省(DoE)と原子力規制員会(NRC)に再編された後もつづいたばかりか、1982年2月1日付の大統領令12344号「海軍原子力推進(Naval Nuclear Propulsion)」において、海軍原子炉部(Director Naval Reactors, NAVSEA 08)(海軍艦船局各動力部の後身)部長とエネルギー省国家核安全保障局海軍用原子炉担当副局長(NNSA Deputy Administrator for Naval Reactors)を同一人に兼務させるよう明記されるに及んで公認のものとされるに至った[4]:7-10/280

出典

  1. ^ 阿部安雄 (2018). “アメリカ潜水艦の技術的特徴②機関”. 『世界の艦船』2018年10月号増刊「アメリカ潜水艦史」 (海人社) (通巻887): 195. 
  2. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p 卞哲浩(京都大学複合原子力科学研究所) (2019年). “第2章 原子力開発の歴史”. 原子炉の物理. 日本原子力学会・炉物理部会. 2025年7月5日閲覧。
  3. ^ 松浦晋也. “第4回 頑固提督による原子力技術のターニングポイント”. 【裳華房】 メールマガジン「Shokabo-News」連載コラム 松浦晋也の“読書ノート”. 2025年10月30日閲覧。
  4. ^ a b c Peter Lobner. “60 Years of Marine Nuclear Power:1955 – 2015 Part 2: United States” (PDF). Lynceans Group of San Diego. 2025年10月30日閲覧。
  5. ^ a b 井出野栄吉 (1992). “原子力発電の発展”. 一橋大学研究年報. 商学研究 (一橋商学会) 31: 3–46. doi:10.15057/9717. NAID 110007623612. https://hermes-ir.lib.hit-u.ac.jp/hermes/ir/re/9743/HNshogaku0002400030.pdf. 
  6. ^ S2G”. globalsecurity.org. 2025年10月29日閲覧。
  7. ^ Frank von Hippel (2010). Fast Breeder Reactor Programs: History and Status. International Panel on Fissile Materials. pp. 90-91. ISBN 978-0-9819275-6-5. http://fissilematerials.org/library/rr08.pdf 2025年10月29日閲覧。 
  8. ^ アメリカの原子力政策および計画”. 原子力百科事典ATOMICA. 国立研究開発法人 日本原子力研究開発機構. 2025年10月29日閲覧。
  9. ^ a b c 原子力発電技術の開発経緯(PWR)”. 原子力百科事典ATOMICA. 国立研究開発法人 日本原子力研究開発機構. 2025年10月30日閲覧。
  10. ^ M. Ragheb (2006-01-15) (PDF). NUCLEAR MARINE PROPULSION. https://mragheb.com/NPRE%20402%20ME%20405%20Nuclear%20Power%20Engineering/Nuclear%20Marine%20Propulsion.pdf 2025年7月8日閲覧。. 
  11. ^ US Navy Propulsion Systems”. FAS. 2021年4月4日閲覧。
  12. ^ S2G”. FAS. 2021年4月4日閲覧。
  13. ^ Sharpe 1989.
  14. ^ Prezelin 1990.
  15. ^ Gardiner 1996.
  16. ^ 潜水艦用原子炉の節、特記ない限り次の資料による。[4]
  17. ^ a b c d e f g h i j 阿部安雄 (2018). “アメリカ潜水艦の技術的特徴②機関”. 『世界の艦船』2018年10月号増刊「アメリカ潜水艦史」 (海人社) (通巻887): 196. 
  18. ^ US Navy Propulsion Systems”. globalsecurity.org. 2025年7月8日閲覧。
  19. ^ スキップジャック級原子力潜水艦からスタージョン級原子力潜水艦まで、およびジョージ・ワシントン級原子力潜水艦からベンジャミン・フランクリン級原子力潜水艦までの、冷戦期アメリカ海軍の攻撃型原子力潜水艦(SSN)および弾道ミサイル原子力潜水艦(SSBN)、すなわち さらにイギリス海軍初の原子力潜水艦「ドレッドノート」にも搭載された。
  20. ^ S5W”. FAS.org. 2025年7月1日閲覧。 “This reactor became the US Navy’s standard until the Los Angeles class joined the fleet in the mid-1970's.”

参考文献

関連項目

  • アメリカ海軍原子力推進プログラム英語版
  • アメリカ海軍原子炉部英語版

外部リンク




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