経済がエネルギー自給率の向上と脱炭素化を目指す中、原子力発電が再び注目を集めている。
従来型の大規模原子力発電所を建設する代わりに、小型モジュール炉（SMR）が選択肢として台頭しつつある。
SMRは、従来型の原子炉よりもシンプルで、安全性が高く、コストも低い。さらに廃棄物も少ない。
原子力発電はイメージの問題を抱えてきたが、ゼロエミッションのエネルギー源として関心が再燃する中で、原子力という選択肢が再起動に向かいつつあるようだ。
原子炉が事故を起こすことは多くないが、米国のスリーマイル島、ウクライナのチェルノブイリ、日本の福島第一原発での重大な事故は、事故が起きた場合の影響がいかに深刻になりうるかを物語っている。
反原子力の世論が、原子力発電の衰退を招く一因となった。原子力は1996年に世界のエネルギー生産の17%を占めていたが、この割合は現在では約10%にまで低下している。
古い原子炉の多くが閉鎖されている（米国の12基を含む）。また、日本やドイツなどの国々では原子力計画が段階的に廃止されてきた。
しかし、新しい原子力技術、脱炭素化への取り組み、そしてロシアのウクライナ侵攻以降に高まったエネルギー自給への意欲が組み合わさり、原子力発電の状況は逆転しつつある。
世界では50基以上の原子炉が建設中であり、その約半数は中国とインドにある。また、日本などの国々は、計画されていた原子力の段階的廃止を見直している。日本は計画されていた原子力の段階的廃止を見直し、9基の原子炉を再稼働させ、2030年までに合計30基の再稼働を予定している。
EUは原子力を持続可能な投資先のリストに加えた。いわゆるグリーン・タクソノミーにおいてであり、これにより原子力エネルギーはより魅力的な選択肢となっている。
世界のエネルギー構成における原子力の役割について知っておくべき重要な点を以下にまとめる。
原子力エネルギーとは何か？
従来型の原子力発電所は、核分裂反応による熱を利用して蒸気を発生させ、その蒸気で大型タービンを回して発電する。核分裂では、原子炉内でウラン原子がより小さな原子に分裂する。
ウラン燃料ペレットは縦型の燃料棒に詰められ、原子炉に挿入される。各ペレットは鉛筆の先の消しゴム程度の大きさしかないが、最大5年間にわたり熱と電力を生み出すことができる。
核分裂発電所は、約440基の原子炉により世界の電力の約10%を生み出している。
原子力発電の第2の種類は核融合であり、これはまだ開発段階にある。水素を加熱してプラズマを形成し、そのプラズマを原子炉内の強力な磁場で閉じ込めて核融合反応を起こさせるものだ。基本的には太陽にエネルギーを供給しているのと同じ原理である。
フランスでは、ITER計画と呼ばれる巨大な核融合装置が建設中で、2025年に稼働を開始する予定だ。核融合エネルギーを実現するため、20年間にわたる試験に使用される。成功すれば、クリーンで安全なエネルギーをほぼ無限に供給できる可能性がある。
なぜ原子力発電は再び増加しているのか？
原子力発電は、いくつかの理由から再び勢いを増している。
第一に、原子力は排出を伴わないエネルギー源であり、風力や太陽光と並び、よりクリーンな発電方法への移行を支えることができる。
しかし、これらの再生可能エネルギーは風が吹くときや太陽が照るときにしか発電できないのに対し、原子力発電やクリーン水素などの他の燃料は、こうした間欠性の問題を克服するための信頼性の高いバックアップ電源となりうる。
世界的な政策公約や気候目標により、クリーンな燃料源としての原子力発電の魅力が高まっている。米国、日本、英国などの国々は、いずれも原子力発電への取り組みを再確認している。
第二に、ロシアのウクライナ侵攻によって世界のエネルギー市場が混乱したことを受け、多くの国々がエネルギー自給の強化を求めている。原子力は、輸入化石燃料に依存しない安定した電源を提供する。
第三に、より安全で、運転コストが低く、建設も容易な小型原子炉を製造するための新技術が開発されている。
原子力発電は安全か？
前述のとおり、古い従来型の原子力発電所では、いくつもの重大な事故が発生してきた。また、数十年にわたる原子力発電により、使用済みの放射性核燃料棒をどう処理するかという問題も生じている。
しかし、原子力発電技術はこれらの事故以降に進歩してきた。新世代の小型モジュール炉（SMR）が開発されている。従来型の大規模原子炉と比べて安全性が高く、地震やメルトダウンなどの危険にさらされにくい。
すべての原子力発電所と同様に、温室効果ガスを排出しないため、ネットゼロ排出を達成するという世界的な取り組みを支えることができる。
重要な点として、SMRは従来型の発電所と異なり、安全に停止と再起動を行うことができる。
小型モジュール炉とは何か、そしてその特徴は何か？
SMRの発電能力は、従来型の大規模原子炉の約3分の1であるが、国際原子力機関によれば、大量の低炭素電力を生み出すことができる。
従来型の大規模原子炉と比べて建設コストが低く、建設期間も短いことに加え、有毒廃棄物の発生も少ない。
マイクロリアクターは小型モジュール炉よりもさらに小さく、発電能力は約30分の1である。
官民による投資が、さまざまなSMRシステムの開発を支えている。ビル・ゲイツ氏のテラパワー社は、米国ワイオミング州の、石炭採掘と歴史的な関わりを持つ町に最初の小型モジュール炉を設置している。
別の企業であるニュースケール社は、米国政府の正式な承認を得た初の商用小型モジュール炉の設計を生み出したうえで、アイダホ国立研究所で次世代炉のシリーズを開発している。
小型モジュール炉は、従来型の原子炉よりも少ない燃料で済み、多くの場合、3～7年ごとの燃料交換で足りる。一部のSMRは、燃料交換が必要になるまで最長30年間の運転が可能となるよう設計されている。
原子力廃棄物はどうなるのか？
原子力発電で生じる有毒廃棄物は、最長30万年間放射能を帯びた状態が続く可能性がある。そのため、これを安全かつ確実に恒久保管する方法が課題となっている。
フィナンシャル・タイムズによると、使用済み燃料棒は約25万トンあり、14か国に分散している。その大半は、運転を停止した原子力施設の冷却プールに保管されている。
ウランやプルトニウムを含む一部の廃棄物は、新たな原子燃料の製造のためにリサイクルできるが、その過程では追加の廃棄物が発生し、この種の燃料は一度しか再利用できない。
放射性核廃棄物の処分方法として提案されているものには、宇宙空間へ放出する方法や、海底の深くに埋設する方法がある。
最も実現可能性が高い解決策は、何百メートルもの深さに廃棄物を埋設することであり、その場所は、数百万年にわたり安定してきた粘土層、岩塩層、花崗岩層などの地層である。現時点でこれを達成した国はないが、フィンランドは2023年の操業開始を予定して深地層処分場の建設を進めている。
原子力発電の利用拡大に必要なものは何か？
新興のSMR産業は、世界の原子力発電能力の拡大において重要な役割を果たす可能性がある。
従来型の原子炉は稼働までに長い年月を要し、建設に必要な多額の設備投資を回収するには数十年にわたる運用が必要となる。一方、小型モジュール炉は工場で事前に製造できるため、製造、輸送、設置をより簡単かつ迅速に行うことができる。
原子力発電所でより大きな発電能力が必要になった場合は、敷地内に追加のSMRモジュールを増設することができる。
技術の進歩と並んで、原子力発電の拡大に向けた取り組みの中核にあるのは政策の決定である。
新たな原子力プロジェクトへの投資と開発を促す枠組みを構築することは不可欠であり、新規の原子力導入に対する補助金や政府支援などのインセンティブもそれと併せて重要である。
原子力エネルギーは気候変動にどのように取り組めるのか？
原子炉には課題があるものの、この発電方式は気候変動の一因となるCO2を排出しない。
原子力の出力は、さまざまな水準のエネルギー需要に合わせて調整することができ、小型モジュール炉は風力や太陽光などの再生可能エネルギーと組み合わせたハイブリッドシステムとして運用することで、間欠性の問題を克服できる。
SMR技術はまだ開発段階にあるが、原子力発電が移行期の燃料として、そして国のエネルギー自給を高める手段として果たす将来性は、かつてないほど明るいものとなっている。
