小型モジュール炉(SMR)は、原子力発電の抱える建設期間の長さとコストの高さという2大課題を解決する技術として期待されている。工場で製造して現地に輸送でき、モジュール式で組み合わせ可能な設計により、AIデータセンターや重工業への電力供給に適しているとされる。しかし現実には、幾何学的な制約により遮蔽材が増加し、中性子の逃散を補うために高濃縮燃料が必要となるなど、コスト削減には不利な要素が多い。米国のmPowerやNuScaleのプロジェクトはコスト超過で中止となり、完成した事例も予算・工期とも大幅超過している。それにもかかわらず、欧州委員会をはじめフランス、フィンランド、英国、スウェーデン、米国など各国が積極的にSMR建設計画を進めており、現在98件もの計画が進行中である。この政治的熱意の背景には、試作段階の問題は克服可能という期待があるが、その成否は未知数である。
小型モジュール炉という希望と現実
小型モジュール炉について初めて聞いたとき、私は素晴らしいアイデアだと思いました。しかし詳しく知れば知るほど、その素晴らしさは薄れていき、実用化されることはないだろうと希望を失っていました。ところが驚くべきことが起きています。小型モジュール炉があらゆる困難を乗り越えて実現に向かっているのです。詳しく見ていきましょう。
小型モジュール炉は、原子力エネルギーの2つの最大の問題を解決するために設計されています。それは建設に時間がかかることと、費用が高額であることです。小型モジュール炉は工場で製造してから設置場所に輸送することができます。モジュール式であるということは、より大きなユニットに組み合わせることができるという意味です。
一般的に、小型モジュール炉の発電能力は100メガワット程度の範囲にあります。標準的な原子力発電所はギガワットの範囲です。つまり小型モジュール炉を約10基組み合わせれば、標準的な原子力発電所と同等になります。小型モジュール炉の最も有望な用途の一つは、エネルギー集約型産業への電力供給です。たとえば製鉄業や化学工業などです。
あるいはAIデータセンターです。この用途であれば、送電網に接続する必要さえありません。残念ながら、現実には小型モジュール炉は聞こえほどの利点がありません。主な問題は単純に幾何学です。原子炉を遮蔽する必要があり、1基の大型炉ではなく10基の小型炉を使う場合、より多くの遮蔽材が必要になります。
ですからコストを下げたい場合、これは良いことではありません。大きなピザを1枚注文するか、小さなピザを10枚注文するかのようなものです。物理学的にはどちらでも問題ありませんが、問題は誰が箱代を払うかということです。もう一つの問題は、炉心を小さくすると実際に反応の進行が変わってしまうことです。これも幾何学の帰結にすぎません。小型の原子炉は表面積が大きくなるため、より多くの中性子が逃げてしまいます。
核分裂の速度を同じレベルに保ちたい場合、何らかの方法でそれを補う必要があります。一般的には、より高濃縮の燃料を使用することで対応します。繰り返しになりますが、これもコストを抑えるには良くありません。建設が速いという考えはどうでしょうか。実際のところ、そうはなっていません。
失敗と挫折の歴史
米国で最初の小型モジュール炉の試みは、2009年に開始されたmPowerプロジェクトでした。コストが爆発的に増加した後、2017年に中止されました。2016年には、NuScale社が小型モジュール炉を発表しました。しかしこのプロジェクトも、コストが爆発的に増加した後、2024年に終了しました。同社自身は均等化発電原価を1メガワット時あたり89ドルと見積もっていましたが、これには30ドルの補助金が含まれています。
これは標準的な原子力発電よりわずかに安いですが、ガスよりは高価です。そしてこれは同社がおそらく数字を美化していることを考慮していません。独立した推定では通常、小型モジュール炉はフルサイズの原子炉と同等の費用か、それ以上に高額になると結論づけています。これまでのほぼすべての小型モジュール炉プロジェクトで同様のことが起きており、完成したプロジェクトでさえそうです。建設には予想よりもはるかに長い時間がかかり、予想よりも高額になりました。
国際原子力機関は、運転中の小型モジュール炉を2基、さらにテストユニットを2基リストアップしています。しかしこれは驚くべき展開です。それは問題ではないようです。特に欧州連合の国々は、小型モジュール炉が状況を救うと決めています。
政治的熱意の高まり
信じられないかもしれませんが、欧州委員会は小型モジュール炉戦略を持っています。フランスの電力会社EDFは、2050年までに30基の小型原子炉を稼働させる計画です。フィンランド人は首都に電力を供給する小型原子炉の設置場所を選定中です。英国政府はウェールズに2基建設したいと考えています。8月には、スウェーデン首相が「50年ぶりに、スウェーデンで新しい原子力発電所が建設される」と発表しました。そしてそれは小型原子炉になります。
ドナルド・トランプ氏は、来年までに少なくとも3基の小型モジュール炉を稼働させたいと発表しました。そして昨年プロジェクトを中止した米国企業NuScaleは、5月に承認されたばかりの新しく改良された設計計画を考案しました。原子力機関は、数十種類の異なる設計による98件もの小型原子炉建設計画をリストアップしています。
そのほとんどは北米で計画されており、欧州が次に続いています。最大の関心は公益事業者からのもので、国立研究所と産業界がそれに続いています。彼らは皆、正気を失っているのでしょうか。そうかもしれません。彼らはおそらく、予算と工程の超過は試作段階の問題であり、克服できると期待しているのでしょう。彼らは正しいのでしょうか。私にはわかりません。私が知っているのは、小型モジュール炉はまだ電力を生産していないかもしれませんが、測定可能な政治的熱意の場を生み出しているということです。
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