原子力をめぐる議論：未来のエネルギー問題の解決策か、リスクの大きい賭けか？

再生可能エネルギーと電気自動車の普及は、環境意識の高まりを示している。より環境に配慮した未来は以前より身近になった。しかし、長く使われてきたあるエネルギー源は今も議論の的だ。原子力である。低炭素電力の需要に応える手段と考える人もいれば、リスクを重視する人もいる。原子力はどのような役割を果たせるだろうか。

原子力発電の仕組み

原子力発電所は核分裂によって原子核のエネルギーを利用する。原子炉内で中性子がウランやプルトニウムなどの重い原子核を分裂させると、エネルギーと新たな中性子が放出される。この中性子によって、制御された連鎖反応を維持できる。発生した熱は通常、蒸気の生成に使われ、蒸気がタービンと発電機を動かす。

核分裂反応そのものは二酸化炭素を排出しない。ただし、燃料採掘、建設、廃炉を含むライフサイクル全体では排出が生じる。その水準は化石燃料による発電より低い。放射性廃棄物についても、環境と安全上のリスクを慎重に管理する必要がある。

原子力の二つの側面

こうした特性は、何十年もの間、論争を引き起こしてきた。原子力は大量の低炭素電力を供給し、気候目標の達成に貢献できる。一方、危険な放射性廃棄物を生み出すため、安全な処理と長期保管または最終処分が必要だ。チェルノブイリと福島の事故は、設計、防護、安全管理の不備がどれほど深刻な結果をもたらし得るかを示している。

多額の建設費と長い事業期間も課題となる。社会の懸念や許認可要件とともに、これらは原子力の競争力に影響する。その間にも、風力と太陽光は安価で効率的になっている。

2023年の拡張計画：カナダ・オンタリオ州

議論が続く中でも、各地で原子力の拡張が検討されていた。オンタリオ州は、クリーン電力需要の増加に備え、2023年7月に発電能力を増強する計画を発表した。州内では1993年以来となる新しい大規模原子力発電所の準備も含まれていたが、拡張が既に完成したという意味ではない。   拡張計画には次の内容が含まれていた。

• 州の計画で既に世界最大の稼働中の原子力発電拠点とされていたブルースの敷地に、最大4,800MWを追加するための予備調査と評価
• ダーリントンで計画済みの最初の小型モジュール炉に加え、さらに3基の計画と許認可を進めること。合計では4基となる。

安全への懸念、費用、過去の事故に長く影響されてきた産業にとって、重要な政策判断だった。各事業にはなお追加の評価と承認が必要だった。

2023年に用いられたIESOの予測によると、オンタリオ州は2050年までに発電能力を約42GWから88GWへ、2倍以上に増やす必要が生じる可能性があった。主な要因は交通と産業の電化、人口増加である。州の計画には水力、風力、その他のクリーンエネルギーも含まれていた。

オンタリオ州は再生可能エネルギーの出力変動を補うため、エネルギー貯蔵の拡大も計画していた。当初の分析では、3年間で蓄電池の容量を24倍にする計画と報じられていた。これは見通しであり、達成済みの実績ではない。2023年の州計画は2,500MWの貯蔵能力を目標とし、最初の調達では合計739MWの蓄電池事業7件が選定されていた。より長時間の貯蔵が可能な揚水発電事業も検討されていた。

2023年の脱原発：ドイツ

ドイツは別の道を選んだ。最後の原子力発電所3か所、エムスラント、イザール2号機、ネッカーヴェストハイム2号機は2023年4月15日に閉鎖された。これにより、60年以上にわたる国内の商用原子力発電が終了した。

誰もがこの判断を支持したわけではない。原子力支持者は、再生可能エネルギーやインフラの拡大が十分に速くなければ、化石燃料への依存が高まると懸念した。脱原発の支持者は、むしろ再生可能エネルギーへの移行を促す決定と捉えた。いずれの場合も、既存の放射性廃棄物を管理する必要は残った。

ドイツは歴史上、試作炉を含めて計36基の発電用原子炉を使用してきた。36か所の発電所が同時に稼働していたという意味ではない。最後の閉鎖後、稼働中の商用原子炉はなくなった。

経済面の課題：米国の事例

米国は別の視点を提供する。ステファニー・クックはフォーチュンへの意見寄稿で、今世紀の初めから原子力産業の再興に少なくとも500億ドルが費やされたものの、成果は限られていたと論じた。これは同氏の分析である。元の記事は汚職事件、急増した事業費、使用済み核燃料の最終処分の問題も扱っている。

小型モジュール炉（SMR）は、より安価で安全になり得る代替案として提案されている。実際に利点が得られるかどうかは、設計、建設経験、規制、量産に左右される。2023年時点では、その約束が一般的に実証された成果になっていたわけではない。

核融合：新たな可能性か

核分裂をめぐる議論と並行して、核融合も将来のエネルギー源として研究されている。技術的な潜在力は大きいが、商用発電の確立された方法にはまだなっていない。

関心を集める理由には、次のような特性がある。

1. 豊富な燃料資源の可能性： 多くの核融合設計は、水素の同位体である重水素と三重水素を燃料とする。重水素は海水から取り出せる。一方、三重水素は希少で放射性を持ち、将来の発電所ではリチウムから生産する必要がある。原料には大きな可能性があるものの、安定した三重水素の生産と燃料供給は技術的課題として残る。
2. 異なる種類の放射性廃棄物： 核融合では核分裂の使用済み燃料は生じない。しかし、高速中性子によって原子炉材料が放射化することがあり、三重水素が部品を汚染することもある。ITERによれば、極低レベル、低レベル、中レベルの放射性廃棄物が生じ得る。必要な管理期間は組成、材料選択、設計に左右され、廃棄物管理が不要になるわけではない。
3. 安全上の特性： 核融合には、自ら持続する核分裂の連鎖反応がない。必要なプラズマ条件が失われると反応が止まるため、従来型の炉心溶融や核分裂反応の暴走と同じ問題は生じない。それでも、三重水素、放射線、熱、技術設備に対する安全対策は必要である。
4. 少ない直接温室効果ガス排出： 核融合反応そのものは、燃焼による二酸化炭素を発生させない。ただし、気候への影響を評価するには、他のエネルギー源と同じく、建設、材料、エネルギー消費、燃料供給網も考慮しなければならない。
5. 異なる核拡散リスク： 核融合だけを利用する発電所は、高濃縮ウランやプルトニウムを燃料として必要としない。そのため、核分裂の燃料サイクルに伴う重要な拡散問題の一つを避けられる。しかし、三重水素、材料、機微な技術への監督が不要になるわけではない。

核分裂は重い原子核を分割する。一方、核融合は軽い原子核を結合してより重い原子核にし、多くのエネルギーを放出する。

地球上でこれを制御するのは難しい。必要な高温とプラズマの閉じ込めには厳しい技術要件がある。設計によって磁場閉じ込めや非常に短時間の慣性閉じ込めを用いるため、極端な圧力がすべての方法で同じように必要なわけではない。

反応制御に加えて、耐久性のある材料、熱の除去、燃料生産、経済性のある発電が必要となる。技術的な見通しは興味深いが、2023年時点では商用化はなお研究開発の目標だった。

結論

原子力をめぐる議論では、低炭素エネルギーの必要性と、技術の費用、リスク、実際の制約を比較する。欠点のないエネルギー源はない。エネルギー転換を成功させるには、適切なエネルギー源の組み合わせ、先を見据えた政策、安全と持続可能性への配慮が必要だ。