原子力船
原子力艦船
原子力動力は、通常、燃料の補給を必要とせずに長期間航海できることから、艦艇にとって有効な動力とされた。
特に、空気を必要としないことから、潜水艦において多く使用されている。
ただ、出力の割には機関が大型となるため、水上艦艇としては、空母などの大型艦艇に限られた。
アメリカでは、巡洋艦「ロングビーチ」に続いて、フリゲート(当時/後に巡洋艦)「ベインブリッジ」「トラクストン」、巡洋艦「カリフォルニア」級２隻、巡洋艦「ヴァージニア」級４隻、が建造されたが、既に退役しており、現在では空母以外の水上艦では使用されていない。
原子力商船
1950年代から1960年代にかけて原子力商船に強い関心がもたれ、ソビエト連邦、米国、ドイツおよび日本において原子力船の開発が行なわた。
1959年、原子炉を動力とする初の商船がアメリカで誕生しました。貨客船「サバンナ」号と名付けられたその船は、3年半もの間、燃料を補給する必要がありませんでした。
世界初の原子力砕氷船であるソビエト連邦の「レーニン号」、ドイツの鉱石運搬船「オットハーン号」と相次いで就航した。
その後も、原子力コンテナ船、原子力潜水調査船、原子力タンカー等の計画が発表されたが、ソビエト連邦を除いて実現されてはいない。
日本の原子力船「むつ」は1974年に出力上昇中に放射線漏れを起し、遮へい改修、安全性総点検、母港の建設などを終え1991年に原子動力実験船として完成、就航した。
尚、この事故をして、欠陥船というレッテルを貼られているが、実験船におけるトラブルは、実験成果そのものであり、それを克服の上実用化せしめるものであるから、誤った評価であることは言うまでも無い。
「レーニン号」、「サバンナ号」、「オットハーン号」、および日本の「むつ」は既に退役している。
ソビエト連邦(現ロシア連邦)においては、北極海の商船運航の必要性から８隻（「アルクチカ号」、「シビーリ号」、「ロシア号」、「セブモルプーチ号」、「タイミール号」、「ソヴィエツキー・ソユーズ号」、「バイガチ号」、「ヤマル号」）の砕氷船が就航中である。
このほか、「ウラル号」は進水はしたが建造を中断している。
また、２隻（スーパー砕氷船と「ペベック号」）の砕氷船が計画中である。
その一方で、一時行われていた西側世界の舶用炉設計研究は、現在完了か中止になっている。
原子力船サバンナ号
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原子炉は原子核を分裂させることで熱を発生させ、その熱によって生み出された蒸気が、タービンの動力となります。
しかし原子力商船は建造費や管理費が非常に高くつくのでほんの数隻しかつくられませんでした。
世界における原子力船の開発と運航の現状
原子力船は、在来のディーゼル船やタービン船に比べて、燃料容積が極めて小さく、長時間燃料補給の必要がなく、燃料の燃焼に酸素が不要なことなどの特徴を有する。
このようなことから、1950年代から1960にかけて、原子力商船に強い関心がもたれ、ソビエト連邦、米国、ドイツなどにおいて原子力商船の開発が行なわれ、砕氷船「レーニン号」、貨客船「サバンナ号」、鉱石運搬船「オットハーン号」と相次いで就航した。
また日本の原子動力実験船「むつ」も遅ばせながら就航した。
その後もドイツ、カナダ、米国等において、原子力コンテナ船、原子力潜水調査船、原子力タンカ等の計画を発表したが、石油の需要緩和などのため実現には至らなかった。
フランスでは、小型潜氷調査船SAGAにそれまでのスターリングエンジンと入れ替えカナダのAMPS炉（原子炉出力1.5MW）を搭載し、長期運転および出力増加を図る計画であったが、経済的事情により中止となった。
一方、ソビエト連邦(現ロシア連邦)では原子力砕氷船の建造が続いている。
ソビエト連邦(現ロシア連邦)における原子力船開発と運航実績
ソビエト連邦(現ロシア連邦)は海岸線の半分以上が北極海に面しており、北極海に面したムルマンスク、ペベックなどの港湾都市の経済活動を維持し、かつシベリア地方の豊富な天然資源を運び出すために、砕氷船あるいは砕氷貨物船が不可欠である。
現在までに、７隻の原子力砕氷船と１隻の原子力砕氷コンテナ船が建造され就航している。
各原子力船の概要は以下のとおりである。
なお、「レーニン号」に搭載されている原子炉はループ型炉であるが、他の砕氷船は半一体型炉である。
1.レーニン号
「レーニン号」の原子炉システム全体は、建造当初は独立した３基の原子炉(OK-150､90MW×3)で構成され、通常時は２基の原子炉の運転である。
1970年に改造され、原子炉２基(OK-900､159MW×2)となった。モータ船である。推進出力32MW（39，200馬力）、排水量19，400トンで、世界最初の原子力砕氷船として、サンクトペテルブルグ（旧レーニングラード）の海軍工廠で1959年９月に完成し、12月から北極海商船方面隊を先導した。
北極海に面するムルマンスクを基地として、1963年５月１回目の燃料交換を行うまで約60，000浬（１浬：1.8km）を航海した。
1966年から原子炉機器のオーバーホールおよび原子炉の改造を行った後、1970年から再度就航し1989年12月まで運航し、その間の原子炉運転時間は約10万7，000時間であり、原子炉積算出力は650万MWhであった。
在来の砕氷船では年間９ヵ月の稼働が精一杯のところを、原子力砕氷船で11ヵ月の稼働を可能にした。気象・海象が厳しい北洋海域における30年間に及ぶ運航経験をし、1989年に燃料を取出し退役した。
その間、65万4，400浬（121万2，000km）を航行し、そのうちの86％、56万600浬が氷海航行で、3，741隻の商船を先導した。
なお、390日間の原子炉無停止運転の記録をもっている。
2.アルクチカ号、シビーリ号
「レーニン号」の経験をもとに、第２世代として、「アルクチカ号」と「シビーリ号」が建造された。
いずれも「レーニン号」より大型で、150MWの原子炉（OK−900A）２基搭載、排水量約23，000トンであり、砕氷能力も2.3mと高められている。
第二世代第１船の「アルクチカ号」は1974年11月にサンクトペテルブルグのバルチック造船所で完成し、1975年５月より北極航路に就航した。
1977年の４月までに約10万浬（18万5，000km）運航され、そのうちの80％は氷海航行であった。
8月17日には非潜水船としては史上初北極点に到達した。
第２船の「シビーリ号」は1977年10月に完成し、1978年１月にはムルマンスク・ベーリング海の航路に就航している。
3.ロシア号、ソビエッスキー・ソユーズ号、ヤマル号
1985年12月に北極航路に就航した「アルクチカ号」の改良型である原子力砕氷船「ロシア号」では、原子炉安全性の強化、放射線監視装置にマイクロプロセッサーの採用、海水取入孔の改善、急速傾斜システムの採用、特殊耐氷塗料の採用などの改良が行なわれた。
1989年12月には完成した「ソビエッスキ−・ソユ−ズ号」および1992年９月に完成した「ヤマル号」は、「ロシア号」の改良型であり、ムルマンスクを基地にして北極航路に就航している。原子炉格納容器の気密性の改善、耐氷電気防食装置の採用、人工衛星による海氷情報受信装置の採用などの改良を行なっている。
原子力砕氷船の暴露部の構造および機器は、環境温度マイナス50℃で設計されている。
砕氷時塗装の損傷や外板摩耗が心配される船首部から船体中央部における喫水線付近と船底部外板については、氷との摩擦抵抗の小さい特殊塗装が採用され、塗装がはがれても腐食しないように厚板のステンレス鋼外板採用するなどの改良が図られている。
4.セブモルプーチ号
原子力砕氷コンテナ船「セブモルプーチ号」は1986年10月にケルチのザリーフ造船所で建造された。
アルクチカ号の約１／２の砕氷能力をもつバージ船（ライター（はしけ）/コンテナ船）である。135MWの原子炉１基（KLM−40、蒸気発生器は４基）搭載、排水量61，800トンである。ヘリコプター１基を搭載し、74のバージ（はしけ）を積載できる。500tのガントリークレーンを装備しており、370tライター（はしけ）74隻を搭載してシベリア地方への物資の輸送（川を、はしけで遡って目的地に届ける）を行ったり、あるいは20ftコンテナ1，336個を搭載して北極圏航路を含む国際航路における一般貨物の輸送に従事している。
「セブモルプーチ号」は他の原子力砕氷船のようなモータ船ではなく、タービン船である。
砕氷時操船性能向上のため可変ピッチプロペラを採用している。乗組員は76人で、北極海沿岸の河口にバージを運搬し、河川を遡航し、シベリア開発に必要な資材を運搬している。
1989年には黒海からベトナムを経てウラジオストックまで航行した。
セブモルプーチの砕氷能力は速力20ノットで厚さ１ｍの平坦氷に閉ざされている北極圏航路最大の難所であるVilkitski海峡（Bolshevik島とTaymyr半島の間）を、他船の支援なしに単独で通過したことでも実証済みである。
5.タイミール号、バイガチ号
1986年に就航した「タイミール号」と1990年に就航した河川用の原子力砕氷船「バイガチ号」は、経済活動の高まりにともないシベリア地方の開発拠点の河を遡航することを可能にするために浅い喫水線を持っており、171MWの原子炉１基搭載、排水量20，000の大型砕氷船である。
このため、技術能力の高いフィンランドのワルチラ造船所（現マサ造船所）で船体部を建造し、フィンランド製の制御装置を採用し、ロシアのバルチック造船所で原子炉プラントの製造および搭載を行っている。
全プロセスが自動化されており、運転条件を変えるときのみマニュアル操作を行う設計となっている。
6.ウラル号
大型原子力砕氷船「ウラル号」がバルチック造船所で建造され1994年１月に進水したが、現在資金難で工事が中断されている。
船首形状の変更など砕氷能力の強化を図っている。
7.スーパー砕氷船と砕氷船ペベック号の計画
欧州から北極海、日本まで航行可能な、砕氷能力3.5m以上のスーパー砕氷船「Leader」とタイミールの改良型のPevek（ペベック）号の建設計画がある。
西側世界における原子力船開発と運航実績
1.サバンナ号（米国）
貨客船「サバンナ号」は、1962年５月に完成して以来、商務省海運局の依頼を受けたStates Marine Lines社により運航され、国内の12の港に入港した。
しかしこの間乗務員のストライキが頻発したので、1963年７月同社との運航契約を解消し、新たにAmerica Export ＆ Isbrandsten Lines社（AEIL社）と運航契約を結んだ。
1964年５月から国際航海を行い、欧州14か国の16港に入港した。1965年８月に至り同船の目的は一応達成したので、貨物船として運航されることになった。
新たにFirst Atomic Ship Transport社（AEIL社の子会社）との間で傭船契約が結ばれ、政府の運航補助を受けて欧州航路に就航した。
また、1976年６月には、初めて韓国、中華民国、フィリピン等極東にも就航した。
1968年９月に燃料交換を行い、引続き商業航行を行ったが、1970年には解役され燃料は取出されて、サウスカロライナ州チャールストンに係船されている。
2.オット・ハーン号（ドイツ）
鉱石運搬船「オット・ハーン号」は1968年12月に完成し、1969年３月から11月までに英国一周、南太平洋（赤道付近）、北極海、西太平洋（西インド諸島）を実験航海した。
1970年２月から商業航海に入り、モロッコの燐鉱石、イランのクロム鉱石、アルゼンチンの穀物等を運搬した。
その間海外諸国22か国33港を訪問し、1979年２月に運航が停止されるまで約60万浬（111万km）を航海した。
1982年に原子炉を撤去してディーゼル機関に換装して、コンテナ船（ノラジア・スーザン号）として運航している。
3.むつ（日本）
貨物船として設計されたわが国の原子力第一船「むつ」は、1974年の８月28日から出力上昇試験を実施中のところ、９月１日に放射線漏れを起こした。
その後、原子炉遮へい改修・安全総点検を行って原子動力実験船と用途を替えて出力上昇試験が再開できたのは16年後の1990年３月であった。
出力上昇試験終了後、1991年には北太平洋の冬期荒海航海を含む４回の実験航海を完了した。
1995年に解役工事を終了し、原子炉格納容器、制御室、操舵室は切り取られ、青森県むつ市むつ科学技術館に展示されている。
むつ模型
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原子力船における推進方式と搭載されている原子炉の種類
原子力船では、原子炉から発生する蒸気で直接主機タービン（推進用タービン）を回して推力を得る方式か（タービン船）、原子炉から発生する蒸気をターボ発電機に送って発電し、この電気で電動モータに連結している主機タービンを回す電動駆動推力方式（モーター船）かのいずれかを採用している。
原子力艦艇を含む多くの原子力船はタービン船であるが、ソビエト連邦(現ロシア連邦)の原子力砕氷船のほとんどがモーター船である。
原子力船で採用された加圧水型炉の３炉型：ループ型炉・半一体型炉・一体型炉
ループ型炉
多くの発電用原子炉で採用されている加圧水型原子炉と同型で、原子炉容器、蒸気発生器等一次系機器が一次系配管で連結されている加圧水型炉である。
原子力艦艇を含む多くの原子力船に搭載されており、砕氷船「レーニン号」、貨客船「サバンナ」号、および原子動力実験船「むつ」に搭載されている。
一体型炉
蒸気発生器、一次系ポンプ等放射能を有する一次系機器を原子炉容器内に納めた加圧水型炉である。
鉱石運搬船「オットハーン号」はこの一体型加圧水型炉を搭載している。
半一体型炉
蒸気発生器等一次系機器を原子炉容器に短縮配管で吊る下げた加圧水型炉である。
ソビエト連邦(現ロシア連邦)の原子力砕氷船では、「レーニン号」を除けば、半一体型加圧水型炉を搭載している。
原子力タービン
原子炉の核反応で蒸気を作り、それをタービンに送って軸を動かすエンジン。俗に言う原子力エンジン。
艦艇、特に潜水艦で多用される。
原子力機関 模型
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原子力機関 模型
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加圧水型原子炉 (PWR: Pressurized Water Reactor)
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世界における改良舶用炉設計研究
ソビエト連邦(現ロシア連邦)の「レーニン号」、米国のサバンナ号および日本の「むつ」に搭載されている加圧水型原子炉はループ型（分離型ともいう）型炉である。ドイツのオットハーン号では、原子炉システムが簡素化でき、将来小型化も可能な一体型（インテグラル型ともいう）炉を搭載している。
ソビエト連邦(現ロシア連邦)において建造あるいは就航している多数の原子力砕氷船に搭載されている原子炉は半一体型炉である。「レーニン号」、「サバンナ号」、「オットハーン号」および「むつ」は既に解役されている。
西側世界では、その後もしばらくは将来の原子力船実用化時代に備えて改良舶用炉の設計研究を行なっていたが、いずれの国でも現在ではこれらの研究は完了したか中止となっている。
予想される将来の原子力船の主な用途としては、原子炉の特徴を生かせば色々な用途に期待ができる。
原子炉の長期間燃料無補給の利点を生かして、ソビエト連邦(現ロシア連邦)では原子力砕氷船を積極的に採用している。
また将来大型高速コンテナ船も期待できる。
小型炉では極地や僻地での用途も期待できる。
さらに原子炉の無酸素燃焼の利点を生かし、潜水調査船や、海中観測ステーションなどの用途も考えられる。
日本では、日本原子力研究所を中心として高速コンテナ船用原子炉に加え海洋調査船用原子炉として原子炉出力１MW程度の超小型炉の設計研究を進めていたが、2001年からは分散型（都市近接立地）小型炉システムの設計研究に方向転換となった。
参考
動力船の歴史
舶用機関
原子力船
原子力の雑学
蒸気タービン
新規作成日：2005年9月6日／最終更新日：2005年9月6日
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