次世代原子力は到来する ― 社会が望むなら

この記事はもともとGristに掲載されたもので、Climate Deskのコラボレーションの一部です。

2009年、ニューヨークの投資マネージャー、サイモン・アイリッシュ氏は、ドルを富に変える過程で世界を変える可能性があると思われる機会を発見しました。

アイリッシュ氏は、世界中の国々が化石燃料インフラを置き換えるために膨大な量のクリーン電力プロジェクトを建設する必要があると認識していました。同時に、中国、インド、そして急成長を遂げる国々からの需要増加にも十分なエネルギーを供給する必要もありました。風力と太陽光に依存する再生可能エネルギーだけで全てを賄うのは非常に難しいと彼は考えていました。そして、その不足を補うことができる唯一のクリーンエネルギーである原子力は、石油やガスと競合するにはコストが高すぎることも理解していました。

しかし2011年のある会議で、溶融塩冷却方式の原子炉の革新的な設計を持つエンジニアに出会った。アイリッシュ氏は、それがうまくいけば、老朽化する原子力発電の問題を解決するだけでなく、化石燃料からの脱却に向けた現実的な道筋も開けるだろうと考えた。

「問題は『60年前に商業化された従来の原子炉よりも優れたものを作れるか』でした」とアイリッシュ氏は振り返る。「そして答えは『もちろん』でした」

アイリッシュ氏は、この新型原子炉が素晴らしい投資であると確信し、自身のキャリアを賭けました。それから約10年後、アイリッシュ氏はニューヨーク市に拠点を置くテレストリアル・エナジー社のCEOに就任しました。同社は2030年までに溶融塩原子炉の稼働開始を目指しています。

地上発電だけが例外ではない。放射性廃棄物、メルトダウン、兵器拡散、高コストといった原子力発電のよく知られた課題の解決を目指し、全国各地で数十の原子力スタートアップ企業が誕生している。

核廃棄物を燃やす原子炉があります。兵器に転用可能な同位元素を破壊するために設計された原子炉もあります。工場で安価に製造できる小型原子炉もあります。アイデアは無限大です！

テレストリアル社の顧問を務める元エネルギー長官アーネスト・モニツ氏は、何か新しいことが起こりつつあるように感じている。「この分野では、このような革新は見たことがありません」と彼は語った。「本当にワクワクします。」

テレストリアルの溶融塩冷却方式のような他の原子炉は、過熱すると自動的に冷却されます。従来の原子炉では、過熱を防ぐために水が原子炉内を流れていますが、福島第一原子力発電所の地震と津波のように、この流れが何らかの原因で止まると、水は蒸発してしまい、メルトダウンを阻止する手段がなくなります。

アイリッシュ氏によると、水とは異なり、塩は沸騰して蒸発しないため、たとえ作業員が安全装置をオフにして立ち去ったとしても、塩はシステムを冷却し続けるという。塩は熱せられて膨張し、ウラン原子を押し広げて反応を遅らせる（ウラン原子が離れているほど、飛来する中性子によって原子が分裂し、連鎖反応の次の段階を引き起こす可能性が低くなる）。

「パスタを茹でている時のコンロの鍋のようなものです」とアイリッシュ氏は言います。コンロがどれだけ熱くても、水が蒸発しない限り、パスタは華氏212度（摂氏約104度）以上に熱くなることはありません。水が蒸発するまでは、水はただ循環して熱を放散しているだけです。しかし、水を液体塩に置き換えると、冷却剤が蒸発し始める前に華氏2,500度（摂氏約1,200度）まで加熱する必要があります。

SFのように聞こえるかもしれないが、これは現実だ。ロシアは2016年から、放射性廃棄物を燃焼させる先進的な原子炉で発電を行っている。中国は、放射性元素をキューボール大のグラファイト球の中に閉じ込める「ペブルベッド」原子炉を建設した。

2015年、中道系シンクタンク「サード・ウェイ」は、より安全で安価、そしてクリーンな原子力発電による低炭素エネルギー供給を目指す新興企業や公共部門のプロジェクトを追跡するため、全国の先進的な原子力プロジェクトのマッピングを開始しました。最初の地図には48個の点がありましたが、現在では75個にまで増え、まるでキャンディー色の麻疹のように広がっています。

「プロジェクトの数、それに従事する人々の数、民間資金の額という点では、1960年代まで遡らない限り、比較できるものはありません」と、サード・ウェイでクリーンエネルギーに取り組んでいるライアン・フィッツパトリック氏は語った。

当時、ウォルト・ディズニーが原子力エネルギーを推進する映画「アトムの友」を公開した直後で、「電気料金を計測することができないほど安くなる」という未来の構想が現実味を帯びていた頃、電力会社は米国全土に数百基の原子炉を建設する計画を立てていた。

なぜ今、こんなことが起こっているのだろうか？冷戦初期から科学者たちはこれらの代替原子炉の開発に取り組んできたにもかかわらず、いまだに普及していない。先進原子炉の歴史は、失敗作の残骸で満ちている。塩冷却原子炉は1954年に初めて稼働に成功したが、米国は水冷却原子炉に特化し、他の設計への資金提供を停止した。

しかし、根本的な変化がありました。従来型の原子炉は利益を生むため、原子力会社が連邦規制プロセスを通過させるために必要な数十億ドルもの資金を投じる理由はかつてありませんでした。しかし、もはやそうではありません。

「半世紀ぶりに、既存の原子力事業者は財政難に陥っている」とアイリッシュ氏は語った。

最近、米国の従来型水冷却炉への賭けは、莫大な費用がかかる形で失敗に終わっている。2012年、サウスカロライナ電力・ガス会社は、180万世帯に電力を供給するのに十分な2,200メガワットの発電能力を持つ2基の巨大な従来型原子炉の建設許可を取得し、2018年中の稼働開始を約束した。しかし、建設費用を賄うために電気料金は18%も上昇し、建設はすぐに遅延に見舞われた。昨年、90億ドルを投じたこのプロジェクトを断念した。

「米国における最近の建設は、現場での建設作業がまずかったことが主な原因で、大惨事となっている」と、MITの先進核エネルギーシステム向け低炭素エネルギーセンターの共同所長、ジョン・パーソンズ氏は語った。

海外でも同様の事例が発生しています。フィンランドでは、オルキルオト原子力発電所の新原子炉建設が予定より8年遅れ、予算を65億ドル超過しています。

これを受けて、これらの原子力スタートアップ企業は、甚大なコスト超過を回避するための事業設計を進めている。多くの企業は、標準化された原子炉部品を工場で製造し、建設現場でレゴのように組み立てる計画を立てている。「建設を工場に移すことができれば、コストを大幅に削減できる」とパーソンズ氏は述べた。

新型原子炉は安全性を高めることでコスト削減にもつながります。従来の原子炉は、潜水艦の動力源として設計されたため、メルトダウンの根本的なリスクを抱えています。潜水艦内の水中であれば水で原子炉を冷却するのは簡単ですが、陸上に揚陸する際には、冷却のために水を汲み上げなければなりませんでした、とアイリッシュ氏は説明します。「このポンプシステムは絶対に壊れてはなりません。壊れれば、福島のような事態に陥ります。安全システムの上に安全システム、冗長性の上に冗長性を重ねる必要があります。」

シリコンバレーのスタートアップ企業オクロは、メルトダウンの影響を受けないプロトタイプを基に原子炉を設計した。「エンジニアがすべての冷却システムを停止すると、原子炉は自然に冷却し、その後再起動して、その日のうちに正常に稼働しました」と、オクロの共同創業者であるキャロライン・コクラン氏は述べた。これらのより安全な原子炉が、予備冷却システムやコンクリート製の格納容器ドームを必要としなければ、企業ははるかに少ない費用で原子炉を建設できるだろう。

技術は成功に至るまでに長い期間をかけて失敗することが多い。最初の電灯が発明されてからトーマス・エジソンが白熱電球の特許を取得するまで、45年もの試行錯誤が続いた。工学技術がアイデアに追いつくまでには何十年もかかることもある。パーソンズ氏は、過去にも先進的な原子力発電のあらゆるアイデアを試してきたと指摘する。「しかし、科学は進歩しています」と彼は言う。「数十年前よりもはるかに優れた材料が使えるようになりました。だからこそ、これらの技術が実現する可能性は十分に考えられるのです。」

非営利団体「エネルギー・イノベーション・リフォーム・プロジェクト」による最近の調査では、最新の原子力発電所のスタートアップ企業は、1メガワット時あたり36ドルから90ドルの電力を供給できると推定されています。これは天然ガス発電所（42ドルから78ドル）と同等の価格で、化石燃料の現実的な代替手段となるでしょう。

最良のシナリオでは、原子力発電はさらに安価になる可能性があります。このような研究は、例えば建設コストを削減する設計の改善に基づいて予測を立てることはできますが、革命的な進歩を予測することはできません。

「これらの設計者たちが、もっと抜本的なコスト削減策を編み出してくれることを期待しています。エネルギーを10億人以上の人々にもっと利用しやすくしたいのですから。そうすれば、たとえ炭素価格がなくても、原子力は天然ガスに勝る安価な代替エネルギーになるでしょう」とパーソンズ氏は述べた。「これは単なる希望ですが、起業家はまさにそうあるべきです」

ハーバード大学の原子力専門家、マシュー・バン氏は、原子力発電が気候変動対策に役割を果たすためには、これらの先進的な原子力企業が猛スピードで規模を拡大する必要があると述べた。「2050年までに必要なクリーンエネルギーの10分の1を供給するには、毎年30ギガワットを送電網に追加する必要がある」とバン氏は述べた。

それは、世界が2011年の福島原発事故以前の10倍の原子力発電所を建設しなければならないことを意味します。それは現実的でしょうか？

「私たちは努力すべきだと思う。楽観的ではない」とバン氏は語り、化石燃料をやめるために太陽光発電と風力発電をどれだけのペースで進めなければならないかは、同様に気が遠くなるような課題だと指摘した。

原子力ルネッサンスには依然として大きな障壁が立ちはだかっている。企業が建設を開始する前に、試作機の試験と連邦規制当局の承認を得るのに何年もかかる。今月初めに米国科学アカデミー紀要（PNAS）に掲載された研究によると、「先進的な原子力技術が今後数十年にわたる抜本的な脱炭素化に貢献するためには」、米国は技術導入の方法を抜本的に見直す必要があるという。

専門家たちは、先進原子力発電に勝利のチャンスを与えるために、多くの共通した対策を講じるべきだと指摘している。従来型原子炉を優遇するのではなく、イノベーションに配慮した規制の整備。低炭素電力を購入する電力会社へのインセンティブの創出。そして、資金の大幅な増額。

新興の原子力企業の関係者は、適切な支援があれば市場投入をはるかに早くできると考えている。オクロは2025年までに商用原子炉の稼働開始を目指している。

「原子力発電で迅速に脱炭素化できるでしょうか？フランスはそれを実現しました。可能です」とオクロのコクラン氏は述べた。「私たちの原子炉は（最新の従来型原子炉の）500分の1の大きさで、固有の安全特性をすべて備えており、核廃棄物を処理できます。申請手続きはもっと短縮されるのでしょうか？」

こうした障壁を下げることは、政府が有望なアイデアを一つ選び、それを特権階級の子供のように甘やかす従来の原子力発電の扱い方よりも安上がりだと、技術推進派の環境シンクタンク、ブレイクスルー研究所で原子力発電を研究するジェシカ・ラヴァリング氏は言う。

「一つのアイデアを選び、多額の資金を投じて商業化を促進し、その後、各プロジェクトにさらに多くの資金を補助するという方法もあります」とラヴァリング氏は述べた。「あるいは、はるかに少ない資金をイノベーションシステム全体に投資するという方法もあります。」

それでも、先進的な原子力プロジェクトが規制当局の審査を通過し、その過程で発生する予期せぬ問題を解決し、競争力を証明するには、30年は軽くかかるだろうと、カリフォルニア大学バークレー校でクリーンエネルギーを研究するダン・カメン氏は述べている。カメン氏は、その頃には競争には他の選択肢が存在していると考えている。電力貯蔵技術は向上しており、核融合技術も飛躍的な進歩を遂げる可能性がある。

「最終的には、100億人の人口を抱える地球にとって、核分裂や核融合から得られるような、大規模で便利、かつ手頃な価格で安全なベースロード電源があれば、非常に大きなメリットとなるでしょう」とカメン氏は述べた。「10年前はSF映画のように聞こえた、純粋な太陽光発電の分野でも、宇宙太陽光発電や窓に透明なソーラーフィルムを貼るといった競合が視野に入ってきています。そういった世界も実現可能です。」

歴史のこの時点では、すべてが実現の可能性が低い。私たちはエネルギーシステムを一刻も早く完全に置き換えなければならない。そのために、人々は様々な種を蒔いている。収穫にはまだ長い時間がかかるが、庭の先端原子力分野からは新たな芽が次々と出てきている。

原子力の可能性が新たに浮上したことで、原子力を化石燃料からの脱却策と考える若者たちが熱狂している。大学生たちは原子力工学に関心を寄せている。この分野を学ぶ学生数は、1970年代後半の原子力産業の崩壊（1979年のスリーマイル島原発事故も追い打ちをかけた）により激減したが、2000年代初頭以降は着実に増加している。

学生の中には、先進的な原子力関連企業を立ち上げる人もいます。ドキュメンタリー映画監督のデイヴィッド・シューマッハーは、こうした若者たちと出会い、彼らの熱意に深く感銘を受け、昨年公開されたドキュメンタリー映画『 The New Fire 』を制作しました。

「彼らは真に理想主義的な若者で、本当に重要でありながら全く人気のない行動で地球を救おうとしているのです」とシューマッハー氏は語った。「彼らは他の場所で大金を稼げたはずなのに、中傷されることを承知の上で、原子力関連企業を設立しているのです。」

テレストリアル・エナジーのサイモン・アイリッシュ氏も、この状況をよく理解している。「原子力に対する見方は非常に否定的です」と彼は言う。「重要なのは、忙しい人々に耳を傾けてもらうことです」

テレストリアル社が世論と闘う一方で、アイリッシュ氏は、同社はすべてのマイルストーンを予定通りに達成していると述べた。カナダの規制当局は昨年、テレストリアル社が設計審査の初期段階を完了したと発表した。これはカナダでの承認に向けた最初のステップとなる。アイリッシュ氏は既に、テレストリアル社が最初の原子炉を建設できるオンタリオ州の用地を選定している。

アイリッシュ氏はテレストリアル社の他の業績については沈黙を守っていたが、これまでのどの業績よりも同社の将来性に自信を与えてくれる経験について語った。

昨年8月、アイリッシュ氏はニューヨークの著名な投資家のオフィスを訪れた。彼は環境団体への多額の寄付者でもあった。面会の実現は、やはり原子力をめぐる論争のせいで困難を極めた。しかし最終的に、アイリッシュ氏は再生可能エネルギーと原子力は共存できるだけでなく、互いに補完し合うこともできると、この実業家を説得した。

アイリッシュ氏の話によると、彼がテレストリアル社の原子炉設計について説明している最中、その男が彼を止めてこう言ったという。「ちょっと待ってください、これは熱を供給できるんです！産業部門は熱を必要としていますが、風力や太陽光では全くその供給に寄与できていません。」

「彼にとっては、これが最大の欠けていたピースだった」とアイリッシュ氏は語った。