原子力発電所

上から左から右へ
  1. フランスのサン＝タルバン原子力発電所
  2. 世界初の原子力発電所、オブニンスク
  3. 最初の大規模工場であるカルダーホール
  4. アメリカ初の原子力発電所、シッピングポート原子力発電所
  5. かつて世界最大の原子力発電所だった柏崎刈羽
  6. 世界最大の原子炉炉心を有する台山
  7. 21世紀に建設された原子炉を持つ唯一の米国原子力発電所、ボーグル
  8. 1986年の災害の影響を封じ込めるために建てられたチェルノブイリの石棺

原子力発電所（NPP）[ 1 ]は、原子力発電所（NPS）、原子力発電所（NGS）、原子力発電所（APS ）とも呼ばれ、原子炉を熱源とする火力発電所です。火力発電所の典型的な特徴として、熱を利用して蒸気を発生させ、その蒸気で発電機に接続された蒸気タービンを駆動し、電気を生み出します。国際原子力機関（IAEA）は、2025年10月現在、世界31カ国で416基の原子炉が稼働しており、62基の原子炉が建設中であると報告しています。[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]

ほとんどの原子力発電所は、ワンススルー燃料サイクルで濃縮ウランを用いる熱中性子炉を使用している。中性子を吸収する原子の割合が大きくなり、連鎖反応が持続できなくなると、通常は 3 年で燃料が取り出される。その後、敷地内の使用済み燃料プールで数年間冷却されてから、長期貯蔵庫に移される。使用済み燃料は、体積は少ないが、高レベル放射性廃棄物である。放射能は飛躍的に減少するため、数十万年にわたって生物圏から隔離する必要があるが、新しい技術 (高速炉など) を利用すれば、この期間を大幅に削減できる可能性がある。使用済み燃料の大部分は依然として核分裂性物質であるため、一部の国 (フランス、ロシアなど)では、核分裂性元素と核分裂親和性元素を抽出して新しい燃料に加工することで、使用済み燃料を再処理しているが、この方法は採掘したウランから新しい燃料を製造するよりもコストがかかる。[ 5 ]すべての原子炉は使用済み燃料に含まれるプルトニウム239を生成しますが、Pu-239は核兵器の好ましい材料であるため、再処理は兵器拡散のリスクと見なされています。

原子力発電所の建設には5年から10年かかることが多く、初期投資の資金調達方法によっては多額の費用が発生することがあります。[ 6 ]この高い建設費と低い運転・保守・燃料費のため、原子力発電所は通常、ベースロード発電に使用されます。これは、建設の固定費を償却できる時間を最大化するためです。[ 7 ]

原子力発電所の二酸化炭素排出量は、太陽光発電所や風力発電所などの再生可能エネルギーと同程度であり[ 8 ] [ 9 ] 、天然ガスや石炭などの化石燃料よりもはるかに低い。原子力発電所は最も安全な発電方法の一つであり[ 10 ]、事故による死亡者数やテラワット時あたりの大気汚染の点では太陽光発電所や風力発電所に匹敵する。[ 11 ]

歴史

原子炉の熱が初めて発電に利用されたのは1951年12月21日、実験増殖炉Iで、4つの電球に電力が供給されたときでした。[ 12 ] [ 13 ]

1954年6月27日、ソ連のオブニンスクで、電力網に電力を供給する世界初の原子力発電所であるオブニンスク原子力発電所が稼働を開始した。[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] 世界初の本格的な発電所は、英国のカルダーホールで、1956年10月17日に開設され、プルトニウムを生産することも目的としていた。[ 17 ]電力生産のみを目的とした世界初の本格的な発電所は、米国ペンシルベニア州のシッピングポート原子力発電所で、1957年12月18日に電力網に接続された。

基本コンポーネント

システム

沸騰水型原子炉（BWR）

電気エネルギーへの変換は、従来の火力発電所と同様に間接的に行われる。原子炉内の核分裂反応によって原子炉冷却材が加熱される。冷却材は原子炉の種類に応じて水、ガス、あるいは液体金属となる。原子炉冷却材はその後、蒸気発生器に送られ、そこで水を加熱して蒸気を生成する（加圧水型原子炉（PWR）の場合）。また、沸騰水型原子炉（BWR）の場合は、原子炉内で直接蒸気に変換される。加圧された蒸気は通常、多段蒸気タービンに送られる。蒸気タービンが膨張して蒸気を部分的に凝縮した後、残りの蒸気は凝縮器で凝縮される。凝縮器は、河川や冷却塔などの二次側に接続された熱交換器である。その後、水は蒸気発生器に送り返され、サイクルが再び始まる。水蒸気サイクルはランキンサイクルに対応する。[ 18 ] [ 19 ]

原子炉は原子力発電所の心臓部です。中心部では、原子炉の炉心が核分裂反応によって熱を発生します。この熱を利用して冷却材が原子炉に送り込まれ、加熱されます。冷却材は原子炉からエネルギーを取り出します。核分裂反応の熱は蒸気を発生させるために利用され、蒸気はタービンを回転させて発電機を駆動します。[ 19 ]

原子炉は通常、連鎖反応の燃料としてウランを使用します。ウランは非常に重い金属で、地球上に豊富に存在し、海水やほとんどの岩石に含まれています。天然のウランは2つの異なる同位体で存在し、ウラン238（U-238）は99.3%、ウラン235（U-235）は約0.7%を占めます。U-238は146個の中性子を持ち、U-235は143個の中性子を持っています。[ 20 ]

同位体によって挙動は異なります。例えば、U-235は核分裂性があり、容易に分裂して大量のエネルギーを放出するため、原子力エネルギーに最適です。一方、U-238は同じ元素であるにもかかわらず、核分裂性はありません。同位体によって半減期も異なります。U-238はU-235よりも半減期が長いため、時間の経過とともに崩壊するのに時間がかかります。これは、U-238の放射能がU-235よりも低いことを意味します。[ 21 ]

核分裂は放射能を発生させるため、原子炉の炉心は防護シールドで囲まれています。このシールドは放射線を吸収し、放射性物質が環境中に放出されるのを防ぎます。さらに、多くの原子炉には、内部の被災者と外部からの衝撃の両方から原子炉を守るためにコンクリート製のドームが設置されています。[ 22 ]

加圧水型原子炉（PWR）

蒸気タービンの目的は、蒸気に含まれる熱を機械エネルギーに変換することです。蒸気タービンが設置された機関室は通常、原子炉主建屋とは構造的に分離されています。運転中のタービンの破損によって発生した破片が原子炉や重要な安全システムに飛来するのを防ぐように配置されています。[ 23 ]

加圧水型原子炉の場合、蒸気タービンは原子炉システムから分離されています。蒸気発生器の漏洩、ひいては放射性物質を含む水の通過を早期に検知するため、蒸気発生器出口蒸気を監視する放射能計が設置されています。一方、沸騰水型原子炉では、放射性物質を含む水が蒸気タービンを通過するため、タービンは原子力発電所の放射線管理区域内に設置されています。

発電機は、タービンから供給される機械動力を電力に変換します。定格出力の高い低極交流同期発電機が用いられます。冷却システムは原子炉心部から熱を取り除き、それを発電所内の別の場所へ輸送します。そこで熱エネルギーは発電やその他の有用な用途に利用されます。通常、高温の冷却材はボイラーの熱源として使用され、そこから発生する加圧蒸気は1台または複数台の蒸気タービン駆動発電機を駆動します。[ 24 ]

緊急時には、安全弁が配管の破裂や原子炉の爆発を防ぐ役割を果たします。これらの弁は自動的に開き、原子炉の安全限界以下の圧力を維持するように設計されています。[ 25 ] BWRの場合、蒸気は圧力抑制室に送られ、そこで凝縮します。[ 26 ]熱交換器上の圧力抑制室は中間冷却回路に接続されています。

主凝縮器は、タービン発電機の排気から飽和状態の液体の水と蒸気の混合物である湿り蒸気を取り出し、それを凝縮して過冷却液体の水に戻します。その後、凝縮水ポンプと給水ポンプによって原子炉に送り返されます。[ 27 ]

一部の原子炉では、タービンから排出される蒸気を凝縮するために冷却塔が使用されています。放出される蒸気は放射能と接触することはありません。

主凝縮器では、湿り蒸気タービンの排気が何千本もの管と接触し、その反対側ではその管の中をはるかに冷たい水が流れています。冷却水は通常、川や湖などの自然の水域から供給されます。 アリゾナ州フェニックスから西に約97キロメートル（60マイル）の砂漠に位置するパロベルデ原子力発電所は、冷却に自然の水域を使用せず、フェニックス都市圏の処理済み下水を使用している唯一の原子力施設です。冷却水域から出た水は、より暖かい温度になって水源にポンプで戻されるか、冷却塔に戻ってそこで冷却されて再び使用されるか、蒸発して水蒸気となり、塔の上部から上昇します。[ 28 ]

蒸気発生器と原子炉内の水位は、給水系によって制御されます。給水ポンプは、復水系から水を取り出し、圧力を高めて、加圧水型原子炉の場合は蒸気発生器に、沸騰水型原子炉の場合は原子炉に直接送り込む役割を担っています。

発電所への継続的な電力供給は、安全な運転を確保するために不可欠です。ほとんどの原子力発電所では、冗長性を確保するために、少なくとも2つの異なる外部電源が必要です。これらは通常、十分に離れた複数の変圧器によって供給され、複数の送電線から電力を供給できます。さらに、一部の原子力発電所では、タービン発電機が運転中に外部電源を必要とせずに発電所の負荷に電力を供給できます。これは、発電機の出力から昇圧変圧器に到達する前に電力を取り出す発電所用変圧器によって実現されます。

世界の運用状況

原子力発電所は、世界全体の電力の約10%を発電しており、世界中に約440基の原子炉が設置されています。原子力発電所は低炭素電力の重要な供給源として認識されており、世界のこのカテゴリーの供給量の約4分の1を占めています。2020年現在、原子力は低炭素エネルギー源として2番目に大きな存在であり、全体の26%を占めています。[ 29 ]原子力発電所は32の国と地域で稼働しており、[ 30 ]特にヨーロッパでは、地域送電網を通じてこれらの国々を超えてその影響力が及んでいます。[ 31 ]

2022年の原子力発電所の発電量は2545テラワット時（TWh）で、2021年の2653TWhからわずかに減少した。13カ国が少なくとも電力の4分の1を原子力で発電している。特にフランスは電力需要の約70%を原子力に依存しており、ウクライナ、スロバキア、ベルギー、ハンガリーも電力需要の約半分を原子力に依存している。かつて電力の4分の1以上を原子力に依存していた日本も、同様のレベルで原子力利用を再開すると予想されている。[ 29 ] [ 30 ]

過去15年間で、米国は原子力発電所の運用パフォーマンスが大幅に向上し、利用率と効率を高め、実際に建設することなく1000MWeの新しい原子炉19基に相当する出力を追加した。フランスでは、2022年でも原子力発電所が同国の総発電量の60%以上を生産している。以前の目標では、2025年までに原子力発電のシェアを50%未満に削減することを目指していたが、この目標は2019年に2035年に延期され、最終的に2023年に放棄された。ロシアは、さまざまな国でプロジェクトを展開し、世界で最も多くの原子力発電所を輸出し続けている。2023年7月の時点で、ロシアは外国ベンダーが建設した22基の原子炉のうち19基を建設中であった。[ 32 ]しかし、いくつかの輸出プロジェクトはロシアのウクライナ侵攻により中止された。[ 33 ]一方、中国は原子力エネルギーの分野で進歩を続けており、2023年末までに25基の原子炉を建設中であり、中国は世界で最も多くの原子炉を一度に建設している国となっている。[ 32 ] [ 34 ]

廃止

原子力発電所の廃止措置とは、原子力発電所を解体し、一般市民が放射線から保護される必要がない状態まで敷地を除染することです。他の発電所の解体との主な違いは、放射性物質が存在することです。放射性物質を除去するには特別な注意が必要であり、廃棄物処分場へ安全に移送する必要があります。

廃止措置には、多くの管理上および技術的な作業が含まれます。これには、放射能の除去と発電所の段階的な解体が含まれます。施設が完全に廃止されると、放射能事故の危険や、施設を訪れる人々への危険はなくなります。施設が完全に廃止されると、規制当局の管理から解放され、発電所の設置者は原子力安全に対する責任を負わなくなります。

廃止措置の時期と延期

一般的に、原子力発電所は当初約30年の寿命を想定して設計されていました。[ 35 ] [ 36 ]新しい発電所は40年から60年の運転寿命を想定して設計されています。[ 37 ]センチュリオン原子炉は、100年の寿命を持つように設計されている将来型の原子炉です。[ 38 ]

摩耗を制限する主要な要因の1つは、中性子照射による原子炉圧力容器の劣化であるが[ 36 ] 、 2018年にロスアトムは、放射線による損傷を軽減し、耐用年数を15年から30年延ばす原子炉圧力容器の熱アニーリング技術を開発したと発表した。[ 39 ]

柔軟性

原子力発電所は、経済的な理由から、主にベースロード電源として利用されています。原子力発電所の燃料費は、石炭火力発電所やガス火力発電所の燃料費よりも低く抑えられています。原子力発電所のコストの大部分は資本コストであるため、フル稼働未満で運転してもコスト削減はほとんど期待できません。[ 40 ]

フランスでは、原子力発電所は大規模な負荷追従運転で日常的に使用されているが、「これは原子力発電所にとって理想的な経済的状況ではないことは一般的に認められている」。 [ 41 ]廃止されたドイツのビブリス原子力発電所のA号機は、公称出力の40%から100%の間で毎分15%の出力を調整するように設計されていた。[ 42 ]

ロシアは、希望する場所へ輸送し、必要に応じて移設・移動することで廃炉を容易にする浮体式原子力発電所の実用化開発をリードしてきました。2022年、米国エネルギー省は、洋上浮体式原子力発電所に関する3年間の研究調査に資金を提供しました。[ 43 ] 2022年10月、NuScale Power社とカナダのProdigy社は、北米の小型モジュール炉をベースとした浮体式原子力発電所を市場に投入するための共同プロジェクトを発表しました。 [ 44 ]

経済

ブルース原子力発電所（カナダ）。世界最大級の稼働中の原子力発電所の一つ。

原子力発電所の経済性は議論の的となっており、数十億ドル規模の投資がエネルギー源の選択に左右されます。原子力発電所は一般的に資本コストは高いものの、直接的な燃料費は低く、燃料の採掘、処理、使用、使用済み燃料の貯蔵にかかる費用は内部化されています。[ 45 ]そのため、他の発電方法との比較は、原子力発電所の建設期間と資金調達に関する前提に大きく依存します。コストの推定には、プライス・アンダーソン法に基づき、米国における発電所の廃止措置と核廃棄物の貯蔵・リサイクル費用が考慮されています。

将来の原子炉を用いることで使用済み核燃料をすべてリサイクルできる可能性が見込まれ、第4世代原子炉は核燃料サイクルを完全に完結させるように設計されている。しかしながら、現在までに原子力発電所からの廃棄物の大量リサイクルは実際に行われておらず、深地層処分場の建設上の問題により、ほぼすべての原子力発電所敷地内で依然として一時貯蔵が行われている。稼働中の処分場を有するのはフィンランドのみであるため、世界的に見ると、長期的な廃棄物貯蔵コストは不確実である。

フィンランド、エウラヨキにあるオルキルオト原子力発電所。この発電所には、EPRとして知られる最も強力な原子炉の一つが設置されています。

建設費や資本コストは別として、炭素税や炭素排出権取引といった地球温暖化緩和策は、原子力発電の経済性をますます有利にしています。より高度な原子炉設計によってさらなる効率向上が期待されており、第3世代原子炉は少なくとも17%の燃料効率向上と資本コストの低減が期待されています。一方、第4世代原子炉は、さらなる燃料効率の向上と核廃棄物の大幅な削減を約束しています。

ルーマニアのチェルナヴォダ原子力発電所1号機

東ヨーロッパでは、ブルガリアのベレネやルーマニアのチェルナヴォダの原子炉など、長年建設されてきた多くのプロジェクトが資金調達に苦戦しており、潜在的な支援者の一部は撤退している。[ 46 ]安価なガスが利用可能で、その将来の供給が比較的安定している地域では、これは原子力プロジェクトにとっても大きな問題となっている。[ 46 ]

原子力発電の経済性を分析する際には、将来の不確実性のリスクを誰が負うのかを考慮しなければならない。現在稼働中の原子力発電所はすべて国営または規制対象の電力会社によって開発されており、建設費、運転実績、燃料価格などに関連するリスクの多くは、供給者ではなく消費者が負担してきた。[ 47 ]現在、多くの国が電力市場を自由化しており、これらのリスクや、資本コストの回収前に安価な競合企業が出現するリスクは、消費者ではなく発電所の供給者や運営者が負担している。そのため、新規原子力発電所の経済性評価は大きく異なる。[ 48 ]

2011年に日本で発生した福島原発事故を受けて、使用済み燃料の管理要件の増加と設計基準の脅威の高まりにより、現在稼働中の原子力発電所と新規の原子力発電所のコストが上昇する可能性が高い。[ 49 ]しかし、現在建設中のAP1000など多くの設計では、能動的な冷却システムを必要とした福島第一原子力発電所とは異なり、受動的な原子力安全冷却システムを使用しているため、冗長性のあるバックアップ安全装置にさらに費用をかける必要性が大幅に排除されている。

世界原子力協会によると、2020年3月現在：

  • 原子力は、低コストの化石燃料に直接アクセスできる場合を除き、他の発電方法と比べてコスト競争力があります。
  • 原子力発電所の燃料費は総発電コストのわずかな割合を占めるに過ぎないが、資本コストは石炭火力発電所よりも高く、ガス火力発電所よりもはるかに高い。
  • 原子力発電（石炭火力発電やガス火力発電も同様）のシステムコストは、間欠的な再生可能エネルギーに比べてはるかに低くなります。
  • 短期的な価格シグナルによって動かされる規制緩和された市場において、長期の多額の資本投資に対するインセンティブを提供することは、多様で信頼性の高い電力供給システムを確保する上で課題となります。
  • 原子力発電の経済性を評価する際には、廃止措置と廃棄物処理のコストが十分に考慮されます。
  • 原子力発電所の建設は、世界中の大規模インフラプロジェクトの典型であり、そのコストと実施上の課題は過小評価される傾向があります。[ 50 ]

ロシアの国営原子力企業ロスアトムは、国際原子力発電市場で最大のプレーヤーであり、世界中で原子力発電所を建設している。[ 51 ] 2022年2月のロシアによるウクライナへの全面侵攻後、ロシアの石油とガスは国際制裁の対象となったが、ロスアトムは制裁の対象にならなかった。[ 51 ]しかし、一部の国、特にヨーロッパでは、ロスアトムが建設する予定だった原子力発電所の計画を縮小または中止した。[ 51 ]

安全とセキュリティ

2014 年に世界のエネルギー生産が単一の供給源によって賄われた場合に、エネルギー生産によって生じたであろう世界の死亡者数の仮定値。

現代の原子炉設計は、第一世代の原子炉以来、安全性に関して数多くの改良が加えられてきました。原子力発電所は、ウラン原子炉の燃料が十分に濃縮されていないため、核兵器のように爆発することはできません。 [ 52 ]また、核兵器では、核物質を超臨界状態にするために精密爆薬が必要です。ほとんどの原子炉は、炉心溶融を防ぐために継続的な温度制御を必要とします。炉心溶融は、事故や自然災害によって何度か発生しており、放射能が放出され、周辺地域が居住不能になります。原子力発電所は、核物質の盗難や敵軍の航空機やミサイルによる攻撃から防御する必要があります。[ 53 ]

現在までに起きた最も深刻な事故は、1979年のスリーマイル島原発事故、1986年のチェルノブイリ原発事故、そして第2世代原子炉の稼働開始に伴って発生した2011年の福島第一原子力発電所事故である。

社会学教授チャールズ・ペロー氏は、複雑かつ密接に結びついた原子炉システムには、複数の予期せぬ故障が組み込まれていると述べています。このような事故は避けられず、設計で回避することはできません。[ 54 ] MITの学際研究チームは、2005年から2055年にかけての原子力発電の予想成長を考慮すると、この期間に少なくとも4件の深刻な原子力事故が発生すると推定しています。[ 55 ] MITの研究では、1970年以降の安全性の向上は考慮されていません。[ 56 ] [ 57 ]

規制と監督

原子力発電は、原子力分野における第三者責任に関するパリ条約、ブリュッセル補足条約、原子力損害についての民事責任に関するウィーン条約に従って事故責任を制限または構造化する保険の枠組みの下で機能している。[ 58 ] しかし、米国、ロシア、中国、日本など、世界の原子力発電所の大半を有する国々は、国際的な原子力責任条約の締約国ではない。

アメリカ合衆国
米国では、原子力または放射線事故に対する保険は、プライス・アンダーソン原子力産業補償法によってカバーされています（2025年までに認可された施設の場合）。
イギリス
英国のエネルギー政策に基づき、1965年原子力施設法に基づき、英国の原子力事業者が責任を負う原子力損害に対する賠償責任が規定されている。同法は、事故発生後10年間、責任を負う事業者に対し、1億5000万ポンドを上限とする損害賠償の支払いを義務付けている。事故発生後10年から30年の間、政府はこの義務を果たす。政府はまた、国際条約（原子力分野における第三者責任に関するパリ条約およびパリ条約を補足するブリュッセル条約）に基づき、追加の限定的な国境を越えた賠償責任（約3億ポンド）を負う。[ 59 ]

論争

背景には、1986年4月26日にチェルノブイリ原子力発電所で発生した原子力事故により放棄されたウクライナの都市プリピャチが見える。

民生用途で核燃料から発電するための原子核分裂炉の配備と使用に関する原子力論争は1970年代から1980年代にかけてピークに達し、一部の国では「技術論争の歴史において前例のないほどの激しさに達した」[ 60 ] 。

原子力推進派は、原子力は持続可能なエネルギー源であり、炭素排出量を削減し、輸入燃料への依存を解消すればエネルギー安全保障の向上にもつながると主張する。 [ 61 ]推進派は、化石燃料という主要な代替手段とは対照的に、原子力は大気汚染を実質的に発生させないという考え方を主張する。また、推進派は、原子力がほとんどの西側諸国にとってエネルギー自立を達成するための唯一の現実的な手段であると考えている。彼らは、廃棄物貯蔵のリスクは小さく、最新の技術を新型原子炉に適用することでさらに軽減できること、そして西側諸国における運転安全記録は他の主要な発電所と比較して優れていることを強調する。[ 62 ]

反対派は、原子力は人々や環境に多くの脅威をもたらし、コストが利益を正当化しないと主張する。脅威には、ウランの採掘、処理、輸送による健康リスクと環境破壊、核兵器の拡散や破壊工作のリスク、放射性核廃棄物の問題が含まれる。[ 63 ] [ 64 ] [ 65 ]もう1つの環境問題は、海への温水の排出である。温水は海洋動植物の環境条件を変化させる。彼らはまた、原子炉自体が非常に複雑な機械であり、多くの問題が発生する可能性があり、実際に発生しており、深刻な原子力事故が数多く発生していると主張する。[ 66 ] [ 67 ]批評家は、格納容器の封じ込め手順や貯蔵方法が急速に進歩しているにもかかわらず、[ 68 ]これらのリスクが新しい技術によって軽減できるとは信じていない。彼らはまた、SMR（小型モジュール炉）やトリウム原子炉を考慮に入れていない。

反対派は、ウラン採掘から廃炉に至るまで、核燃料サイクルにおけるエネルギー集約型プロセス全体を考慮すると、原子力施設で精製や長期貯蔵が可能であっても、原子力は低炭素電源ではないと主張する。 [ 69 ] [ 70 ] [ 71 ]ウラン鉱山を持たない国は、既存の原子力技術ではエネルギー自立を達成できない。実際の建設費用はしばしば見積もりを超え、[ 72 ] [ 73 ]使用済み燃料管理費用を定義することは困難である。

2020年8月1日、UAEはアラブ地域初の原子力発電所を稼働させた。アブダビのアル・ダフラ地区にあるバラカ原子力発電所の1号機は稼働初日に発電を開始し、残りの3号機は現在建設中である。しかし、ニュークリア・コンサルティング・グループのポール・ドーフマン代表は、この湾岸諸国による同発電所への投資は「不安定な湾岸地域のさらなる不安定化、環境破壊、そして核拡散の可能性を高める」リスクがあると警告した。[ 74 ]

環境への影響

原子力発電所は運転中に温室効果ガスを排出しない。第二世代原子炉を使用するような旧式の原子力発電所は、原子力発電所のライフサイクル全体を通じて平均約11g/kWhの二酸化炭素を排出する。これは風力発電の発電量とほぼ同じで、太陽光の約1/3 、天然ガスの約1/45 、石炭の約1/75に相当する。[ 75 ] HPR1000のような新型原子力発電所は、運転期間中の二酸化炭素排出量がさらに少なく、第二世代原子炉を使用する発電所の8分の1、1.31g/kWhにまで減少する。[ 76 ]

しかし、原子力発電所には、放射性廃棄物、電離放射線、廃熱など、他の環境への影響もあります。大規模な原子力発電所は、廃熱を自然水域に放出し、水生生物に影響を及ぼす可能性があります。[ 77 ]ウランやトリウムなどの核燃料の採掘は、採掘現場周辺の環境に悪影響を及ぼす可能性があります。[ 78 ]原子力発電所からの核廃棄物を深層埋設物に処分する現在の方法は一般的に安全であると考えられていますが、核廃棄物の輸送中に事故が発生すると、依然として核汚染物質の漏洩につながる可能性があります。[ 79 ]

チェルノブイリや福島のような大規模な原子力事故は、大量の放射性物質を自然界に放出し、生物や人々に危害を与えます。[ 80 ] [ 81 ]解決策としては、規制と運用訓練の強化、事故現場での放射性汚染物質の深部埋設やその他の処理による地表生物への放射能の低減、恒久的な立ち入り禁止区域の設定などがあります。[ 82 ]

今後の展開

進行中のプロジェクト

2024年3月現在、世界中で約60基の原子力発電所用原子炉が建設中で、総発電容量は64GWに達しています[ 83 ]。さらに110基が計画段階にあります。建設中または計画中のこれらの原子炉の大部分はアジアに位置しています。近年、新規原子炉の稼働開始は、古い原子炉の廃止措置によってほぼ相殺されています。過去20年間で、100基の原子炉が稼働を開始しましたが、107基が廃止されました[ 84 ] 。

次世代原子力発電所

国際連合が6つの第4世代原子炉技術の研究開発を進めている。第4世代国際フォーラム（GIF）は、2000年に米国エネルギー省によって発足し、2001年に正式に設立された。これは、将来のエネルギー需要において原子力エネルギーが重要または不可欠となる13カ国のための協力プラットフォームである。アルゼンチン、ブラジル、カナダ、フランス、日本、韓国、南アフリカ、英国、米国などの創設メンバーに加え、スイス、中国、ロシア、オーストラリア、そしてユーラトムを通じた欧州連合などの新規メンバーを含むこの共同体は、原子炉の建設よりも研究開発の知見の共有に重点を置き、これらの次世代原子力技術に関する多国間の規制基準の設定を目指している。[ 32 ] [ 85 ]

2002年、GIFは2年間にわたり約100のコンセプトを検討した結果、原子力エネルギーの未来を象徴する6つの原子炉技術を選定しました。これらの6つの設計のうち3つは高速中性子炉であり、いずれも現行のモデルよりも高温で運転されます。これらの原子炉は、より持続可能で、経済的、安全で、信頼性が高く、核拡散防止にも耐えられるように設計されています。4つの設計は設計面で徹底的に試験されており、2030年までのさらなる研究と商業運転の可能性の基礎となっています。[ 32 ] [ 85 ]

第4世代原子炉を商業運転した世界初かつ唯一の原子力発電所は、石島湾原子力発電所である。この原子炉は高温ガス冷却炉であり、2014年9月21日に建設が開始され、[ 86 ] 2021年12月20日に発電を開始し、[ 87 ] 2023年12月12日に商業運転を開始した。[ 88 ]

核融合発電所

原子力発電所のもう一つの発展方向は核融合です。核融合とプラズマ物理学の研究は大きな進歩を遂げており、50カ国以上がこの分野に貢献し、最近では核融合実験で史上初の科学的エネルギー増加を達成しました。ステラレータやトカマクといった磁石を用いた装置、レーザー、線形装置、先進燃料を用いたアプローチなど、様々な設計と手法が検討されています。核融合エネルギーの実用化のタイムラインは、世界的な協力、産業発展のペース、そしてこの未来のエネルギー源を支えるために必要な原子力インフラの確立にかかっています。[ 89 ]

最大の国際核融合施設であるITERの組み立てが2020年にフランスで始まり、核融合エネルギーの実現可能性を実証するための重要な一歩となりました。実験は2020年代後半に開始され、フルパワー実験は2036年に予定されており、ITERはDEMO発電所への道を開くことを目指しており、専門家は2050年までに稼働可能だと考えています。同時に、民間ベンチャー企業は数十年にわたる公的資金による研究を活用して核融合技術を進歩させており、商業的な核融合発電が21世紀半ばより前に実現する可能性を示唆しています。[ 89 ] ITERプロジェクトに関与する多くの国も、独自の核融合炉と発電所のモデルを開発しています。中国では、研究者が中国核融合工学試験炉（CFETR）と呼ばれる新しい原子炉を開発しており、2050年までに商業的に実用的な核融合発電所を建設することを目指しています。 [ 90 ]

参照

脚注

  1. ^プレスリリース（2020年12月16日）。「ハンガリーのパクシュ原子力発電所に装荷されたロシア製VVER-440燃料の新たな改良型」。
  2. ^ 「PRIS – ホーム」 . Iaea.org . 2023年8月17日閲覧。
  3. ^ 「世界の原子力発電炉2007～2008年とウラン所要量」世界原子力協会、2008年6月9日。2008年3月3日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2008年6月21日閲覧。
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