次世代の原子力発電所は、もっと小型で安全になる

原子力発電の未来は20年も前からずっと、オレゴン州立大学キャンパスにある天井が高い実験室に、ひっそりとたたずんでいた。原子力発電の歴史には対立が絶えず、政治的な苦悩も多い。だが、オレゴン州を拠点とするNuScale Powerが運転しているこの原型炉は、その物語の新たな章を象徴するものである。

NuScaleの原子炉には、巨大な冷却塔も、広大な緊急時計画区域も必要ない。しかも工場での生産が可能で、距離にかかわらずあらゆる場所に輸送できる。

広範にわたるシミュレーションでは、ほぼすべての緊急事態に対してメルトダウン（炉心溶融）を起こさずに対処できることが示されている。少なくとも既存の原子炉と比較すると、使用する核燃料がごくわずかであることが理由のひとつだ。規模の面でも、既存の原子炉に比べてはるかに小型になっている。

気候変動によって危機的な状況に陥っている地球にとって、これは朗報だろう。というのも、原子力エネルギーは一部の環境保護団体の悪評を買っている。一方で、核分裂によって発生するこのエネルギーが、世界の電力の脱炭素化において不可欠な要素になるだろうという考えに、多くのエネルギー専門家や政策立案者が賛同している。

原子炉をモジュール化する利点

米国ではクリーンな電力の3分の2が原子力発電によるものだ。しかし、既存の原子炉は次々と規制上の寿命を迎えつつある。わずか2基の原子炉が新たに建設中ではあるが、建設費はすでに予算を何十億ドルも超過しており、計画には数年もの遅れが出ている。

そこで登場するのが小型モジュール炉だ。小型モジュール炉は、複数の原子炉を接続してひとつのユニットを組み立てられるように設計されている。

小規模な電力が必要なときには、2〜3基のみ設置できる。広大な都市に供給できるだけの電力が必要なら、さらにいくつかの原子炉を追加すればいい。つまり、多様な状況に適した発電所を計画することが、はるかに容易になるというわけだ。小型であることから、大量生産して数個のモジュールとしてあらゆる場所に輸送することも可能になる。

おそらく最も重要な点は、小型のモジュール炉の場合、大型原子炉には使えない冷却や安全性確保のメカニズムのいくつかを活用できることだ。このため、次なるチェルノブイリ原発事故を引き起こす可能性は、ほぼ皆無だと言っていい。

小型ゆえの安全性

NuScaleは、商業用の原子力発電所で圧倒的に普及している軽水炉を採用している。だが類似点といえば、その程度しかない。同社の原子炉は、高さ65フィート（約19.8メートル）、直径9フィート（約2.7メートル）で、それよりもわずかに大きい格納容器に内蔵されている。

これはスクールバス2台を縦にして積み重ねた大きさにほぼ匹敵し、大型の従来型原子炉の格納容器には、およそ100基が入る計算になる。それほど小型でありながら発電出力は60メガワットで、現在米国で稼働中の最も小さい原子炉の10分の1ほどはある。

原子炉の小型化には大きなメリットがあると、NuScaleの共同創業者で最高技術責任者（CTO）のホセ・レイエスは説明する。小型原子炉は安全性が高くなる。その理由のひとつは、小ささゆえに地下プールの水のなかに沈められる点にある。もし原子炉で漏出が起きたとしても、その熱はプール内にゆっくりと拡散されるのだ。

また安全性が高いということは、従来の原子力発電所に設定される10マイル（約16km）の緊急時計画区域が不要になる。つまり、電力需要がある場所の近くに原子炉を設置できるようになるかもしれない、ということでもある。

早ければ2026年にも稼働開始へ

米原子力規制委員会（NRC）は2016年からNuScaleの設計認証審査を実施しているが、もし認可が下りれば、同社は初となる商業用小型原子炉の建設をようやく開始できるようになる。だが審査プロセスは厳格であり、提出済みの技術情報を記載した申請書は12,000ページにも及ぶ。

また、判断が下されるまでには、少なくともあと1年を要するとみられている。とはいえ、同社はすでに小型モジュール炉12基で構成される発電所をアイダホ国立研究所内に建設するための認可を取得している。早ければ2026年にも、米国西部の複数の州に電力の供給が開始される可能性がある。

小型モジュール炉は、米国の送電網に加わる“初”の小型原子炉となるかもしれないが、それでも“唯一”の小型原子炉にはならないだろう。米エネルギー省はマイクロ原子炉にも関心を向けているのだ。これは一般的に発電出力50メガワット未満で、「プラグアンドプレイ」方式の原子炉である。

小型モジュラー炉は、工業プロセスなど大きな負荷への対処に適している。一方でマイクロ原子炉は、僻地にある軍事基地への送電やアラスカの遠隔地にある集落への電力供給の維持といった、小規模な需要に対応するうえで理想的だ。将来的には都市部におけるカーボンフリーの電力源として、「オールウェイズオン（常時給電）」方式でも利用できる可能性も秘めている。

都市景観にシームレスに溶け込む原子炉

マイクロ原子炉には、新規・既存のエネルギー企業がともに関心を寄せている。19年12月初めには、原子力スタートアップ企業Okloが出力1.5メガワットのマイクロ原子炉「オーロラ（Aurora）」を公開し、エネルギー省から自社のマイクロ原子炉初号機をアイダホ国立研究所に建設する認可を取得したことを発表した。

オーロラは原子炉というより、アルプスにある三角型の山小屋のように見えるかもしれない。だが、Okloの設立者で最高経営責任者（CEO）のジェイコブ・ドゥウィットによると、それこそが狙いなのだという。ドゥウィットは、マイクロ原子炉が都市景観にシームレスに溶け込む未来を思い描いているのだ。

しかし、Okloが規制当局から承認を得るまでの道のりには、かなり大きな困難が待ち構えている。その理由のひとつは、オーロラがほぼ潜水艦のみにしか利用されてこなかった液体金属冷却炉という設計を採用している点にある。「正直なところ、規制の枠組みは大型原子炉を想定してつくられているのです」と、ドゥウィットは話す。

模索するだけの価値がある理由

小型原子炉を現行の原子力規制にいかに組み込めばいいのか原子力規制委員会が模索している間にも、エネルギー政策立案者たちはことあるごとにこの技術を懸命に売り込んでいる。2019年初めには、米国と欧州から首脳陣が集まり、初めて小型モジュール炉に関するハイレヴェルの国際的なディスカッションを実施した。

さらにカナダの州政府が最近、小型原子炉を推進するための会議を開催している。19年12月に米エネルギー省長官を退任したリック・ペリーは、退任挨拶の動画のなかで小型モジュール炉に特別にエールを送った。

米国では小型原子炉を推す動きに促され、27年までに連邦施設で初の小型原子炉の運転を実現できるよう、企業を支援していく方向に規制環境が変化している。だが小型原子炉には、コスト競争力をもちうることを証明しなければならないという課題が残っていると、メリーランド大学の公共政策学教授スティーヴ・フェッターは指摘する。

風力や太陽光といった再生可能エネルギーによる発電コストは急速に低下しつつあり、また利用可能な天然ガスも豊富にある。このため小型でスリムな原子炉は、需要を獲得できないかもしれない、というわけだ。とりわけその第一の動機となっているのが、規制上の承認プロセスに勝るペースで進む気候変動であるなら、なおさらのことである。

「気候変動に変化をもたらしうるだけの規模で、先進型原子炉を認可し、配備できるのかという点については、わたしは懐疑的です」とフェッターは付け加える。「ですが、小型原子炉はカーボンフリーな電力の中心に位置づけられており、ほかに選択肢はそれほど多くありません。このため模索するだけの価値はあると考えています」

少なくとも米国で原子力発電がもう一度チャンスを得るには、これが残された唯一の道なのかもしれない。

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TEXT BY DANIEL OBERHAUS

TRANSLATION BY KAREN YOSHIHARA/TRANNET