原子力発電は 温室効果ガスを排出しないと説明されることがあります。核分裂反応そのものについては事実です。しかし、原子力発電のサイクルでは、次のすべての段階で温室効果ガスが排出されます。ウラン採掘、ウラン製錬、ウラン鉱石から六フッ化ウランへの転換、ウラン濃縮、燃料製造、原子炉建設、原子炉の廃止措置、使用済み燃料の再処理、核廃棄物の処分、鉱山跡地の修復、そして全段階にわたる輸送です。
これらの段階では、温室効果ガスが直接（たとえばトラックから）排出されるだけでなく、間接的にも排出されます（たとえば、鉄鋼やセメントなど、排出量の多い工程で製造される資材の使用を通じて）。
こうした排出量をすべて定量化するのは容易ではありませんが、「ライフサイクル評価」と呼ばれる手法を使って試算できます。そうした試算の一つ（私はこれに同意します）の結果が、気候変動に関する政府間パネル（IPCC）の 『再生可能エネルギー源と気候変動緩和に関する特別報告書』 に引用されています（731～732ページを参照）。
ライフサイクル排出量で比較した、他のエネルギー源に対する原子力の位置づけ。
IPCC『再生可能エネルギー源と気候変動に関する特別報告書』
このことから、温室効果ガスが排出される段階は多岐にわたるものの、研究者がこれまでに考慮できた範囲に基づけば、原子力発電のライフサイクル全体の排出量は化石燃料より少ない可能性が高いことが分かります。
さまざまな試算を検討したところ 、原子力発電による温室効果ガス排出量は電力量1キロワット時あたりCO2換算で10～130グラム、平均は1キロワット時あたり65グラムで、風力発電とおおむね同程度であることが示されています。比較すると、石炭火力の排出量は1キロワット時あたり約900グラム、ガス火力は約450グラムです。原子力発電の温室効果ガス排出量の約15～25％は、原子力発電所の建設、維持、廃止措置に由来します。
別の分析では、エネルギーコンサルタントのJan Willem Storm van Leeuwen氏とPhilip Smith氏が、原子力発電の排出量は最終的に天然ガスの排出量に匹敵する可能性があると予測しました。しかし、この高い推計値はIPCCの評価に示された結果の中では明らかな外れ値で、その主な理由は、ウラン鉱山を完全に「グリーンフィールド（未開発地）の状態」に復元する必要があると仮定したことでした。大半の分析者は、それを必要とは考えていません。
では、妥当とされる推計値の幅がこれほど広いのはなぜでしょうか。答えを探るため、計算に影響する要因を挙げます。鉱石の品位（純度）、ウラン濃縮の方法、原子炉の築年数と効率、計算方法で用いる前提です。残念ながら、こうした前提は結果に大きな影響を及ぼします。実際、前提は 相反する分析の間に生じる差の最大の要因と考えられます。
計算上の考慮事項
分析によっては、サプライチェーンの工程の多くを考慮しないものがあります。たとえば、原子炉の建設に使うセメントを運ぶトラックの製造には鉄鋼が必要で、その鉄鋼を作るには鉄鉱石の採掘が必要です。鉄鉱石の採掘時に排出される温室効果ガスなどが、その例です。同様のサプライチェーンは何百万と続きます。もちろん、これは途方もなく複雑ですが、こうしたサプライチェーン由来の排出を無視すると、系統的な誤差が大きくなります。
風力発電や太陽光発電のライフサイクル排出量に関する多くの研究も、同様の誤差の影響を受けており、これらの技術でも実際のライフサイクル排出量が過小評価されることがよくあります。ただし、ほとんどの再生可能エネルギー源では、サプライチェーン由来の排出量は、依然として化石燃料発電所よりはるかに少ないです（上の表を参照）。
鉱石の品位も総排出量に大きな影響を与えます。鉱石の純度が低いほど、ウランを抽出するために処理する物質の量が増えるためです。オーストラリアの オリンピックダム鉱山など一部の鉱山では、ウランが他の鉱物（この場合は銅）の採掘に伴う副産物として抽出されるため、温室効果ガス排出量のすべてをウランに帰属させるべきではありません。この点も計算をさらに複雑にします。
ウランを地中から採掘し、製錬して「イエローケーキ」と呼ばれる乾燥した鉱石精鉱にした後は、核燃料として機能するのに十分な割合まで核分裂性ウランを増やすため、「濃縮」する必要があります。濃縮方法によって温室効果ガス排出量は異なります。たとえば、 遠心分離法による濃縮は、 ガス拡散法より必要なエネルギーがはるかに少なくて済みます。
修復
最後に考慮すべき要因は、ウラン鉱山の修復に伴う温室効果ガス排出量です。必要なエネルギー量は、残された鉱山の尾鉱に含まれる放射能や有毒な重金属への曝露を最小限に抑えるうえで、何を安全な慣行とみなすかという判断に、基本的に左右されます。
鉱石からウランを抽出した時点で、 元の放射能の約85％は製錬尾鉱に残ります。主にトリウムとラドンの同位体として残るものです。1950年代以降、排出基準と安全基準は大幅に改善しましたが、現在の鉱山修復の取り組みがどれほど安全かは、依然として明らかではありません。 原子放射線の影響に関する国連科学委員会（UNSCEAR）によれば、製錬尾鉱に由来する世界全体の寄与は、核燃料サイクル全体で最も重大な放射線被ばく源です。
Storm van Leeuwen氏とSmith氏によるライフサイクル排出量の推計がこれほど高かった主な理由は、ウラン鉱山の尾鉱をベントナイト粘土の層で挟み、放射線を封じ込めて処理する必要があると仮定したことです。しかし、入手可能なデータを 検討した結果 、現在の鉱山修復による平均的な放射線被ばく量は、土壌や岩石中の放射性元素濃度が自然に高い地域に住む人々が受ける線量の10分の1未満であり、そうした地域では肺がん発生率の上昇は検出されていないことが示されました。これが正しく、より広範な安全管理上の問題がないのであれば、ウラン鉱山の修復に排出量の多い新たな対策を導入する必要はないことを示唆しています。
他のあらゆる科学的評価と同様、核燃料サイクルについての私たちの結論は、現時点で分かっていることに基づいており、知識はまだ不完全です。特に、何千年にもわたって続く放射性崩壊の過程にどう対処するかを判断する際には、依然として不確実性があります。また、結果は平均的な条件に基づくことが多く、原子炉事故や核廃棄物の流出といった極端な事象は考慮されていません。
ただし、一つ明らかなことがあります。結局のところ、原子力発電の温室効果ガス排出は、核融合そのものを除き、プロセスのほぼすべての側面でエネルギーが必要とされることに由来します。そして、世界のエネルギーの大半が化石燃料から供給されている状況は、今も変わりません。
この記事は The Conversationとの協力により掲載されています。掲載は、世界経済フォーラムが見解を支持することを意味するものではありません。
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著者：Manfred Lenzen氏は、シドニー大学物理学部のIntegrated Sustainability Analysis（ISA）でサステナビリティ研究の教授を務めています。
画像：2014年8月20日、ベルギー北部にあるDoel原子力発電所の冷却塔を見る人々。REUTERS/Francois。
