持続可能なエネルギーの将来におけるSMRの真価とは

原子力への回帰

20世紀後半、原子力産業は短期間で飛躍的な発展を遂げましたが、チェルノブイリ原子力発電所や福島第一原子力発電所の事故に対する世論の影響により、その発展に減速傾向が見られました。しかし、2020年になると、原子力は再び注目を浴びることになります。化石燃料の減少や特に気候変動対策が急務であることから、脱炭素エネルギーの電力需要が高まり、原子力はその大きなニーズに応え得る技術の1つであることは明らかです。

各国政府は、従来型である大型の第3世代原子炉や第3世代プラス（加圧水型炉や沸騰水型炉、900～1,600MWe）と、より小型の第3世代プラスや第４世代原子炉（SMR／AMR）の両方をロードマップに組み入れています。

小型モジュール炉（Small Modular Reactor 、以下SMR ）は、出力の低い第3世代原子炉や第3世代プラスを指します。

先進モジュール炉（Advanced Modular Reactor、以下AMR）は、第４世代原子炉（超高温原子炉、溶融塩原子炉、液体金属冷却炉）であり、使用済み燃料の再利用や受動的安全設備の導入が可能ですが、その成熟度はまだ高くありません。

本稿では便宜上、SMR／AMRの両方を「SMR」とします。

SMR ：定義と期待

SMRは、主に以下3つの特徴を持つ原子炉です。

• 小型：電気出力2～300Mwe
• モジュール：工場で製造されたユニットを、現地で組み立てる設計であり、ユニットの追加が可能
• 原子炉：核分裂反応により熱、電力を生成

SMRによって産業上、期待できるのは、より工業的で標準化した原子力施設の建設です。これにより、建設コストの安定化と不測の事態を減らすことができ、さまざまな用途に向けたカーボンフリーの電力や熱エネルギーの提供が可能になります。こうした期待は、より大きな発電所を造ることで総合的に固定費を抑えるという従来の考え方とは一線を画すものです。

フランス電力、GE日立ニュークリア・エナジー、ロールス・ロイス、ウェスチングハウスを筆頭に老舗企業は、主に電力生産向けにSMRプロジェクトを立ち上げており、既に原子力潜水艦などで実績のある技術（加圧水型炉）を使用した中型ユニット（100～300MWe）を採用しています。

同時に、より小型のユニット（10～100MWe）のプロジェクトを中心に、ベンチャー企業のエコシステムが形成されており、主に第４世代原子炉での熱生産を目的としています。

SMR：2050年には年間700～1,200億ドル規模の市場となり、主にアジア・欧州・北米の電力網と製造業向けに特化

SMR市場は2050年には700～1,200億ドル規模となり、2つの領域への対応が想定されます。1つ目はユニットの建設で、多額の資金を要しますが、経常的に発生する費用ではありません。2050年には年間500～900億ドル、つまり年に5～10GWe出力相当のユニットが建設されると考えられます。

2つ目は、燃料の供給と施設の管理を含む発電ユニットの運営です。こちらに要する資金は建設費ほどではありませんが、経常的にかかる費用であり、2050年には200～300億ドルと推定され、これは60～100GWe出力の拠点設置に相当します。また、この市場は建設市場の成長に数年遅れている状態です。

SMRの主な開発分野は、SMRが技術的・資金的に競争力に優れ、脱炭素エネルギーのニーズが高い分野ですが、それぞれの市場のニーズにSMRの技術的特性を合わせる上で、決定要因となるのは原子炉の出力と温度です。つまり、加圧水型炉のように技術的には成熟していても、温度が300℃程度のものは、電力網や熱供給網に対応することができ、より高温な原子炉や800℃の高温ガス炉（HTGR）は、金属工業や化学産業のニーズに応えることができます。

上記の考察やさまざまな技術の成熟度を考えると、2050年時点のSMRの主たる開発領域は、電力網への供給（特に石炭火力発電の代わりとして）、水素の製造（特に、石油化学分野において）、金属工業分野などになるといえます。他に、潜在的に大きな発展が期待される分野は、家庭向けの熱供給、セメント工場のキルン（焼成炉）、海水の淡水化、紙・繊維の製造工程、データセンターへの供給などです。

SMRが最も発展する可能性のある地域は、業界全体の脱炭素化、能力ある人材のプール、資金上・規制上の強力な支援、温室効果ガス排出削減に対する積極的な政策を打ち出している地域です。

この条件を満たすのは、アジア・欧州・北米です。確かにこれらの地域では、既存の原子力産業（中国広東核電集団〈CGNPG〉、フランス電力、GE日立ニュークリア・エナジー、ロールス・ロイス、ウェスチングハウスなど）と強力な公的支援がある中で、先端技術の急成長によって、必然的に多くのベンチャー企業が出現し、資金調達を可能にしています。

SMR開発のために解決すべき4つの課題

SMRは、非製造業におけるプロジェクトにおいては以前から存在していましたが、さまざまな要因が新たに組み合わさることにより、その価値への信頼性が増しています。まず、第3世代プラスおよび第4世代の技術は、経験に基づく豊富なフィードバックを得ることができます。次に、この業界に対する公的支援が復活し、産業としての能力・資金能力が大きく回復しています。最後に、最終消費者からのニーズが生まれたことで、民間投資がますます増えています。

しかし、資金を要する産業の成長を維持・加速させるためには、強力な資金援助と全てのステークホルダーによる長期的なエンゲージメントが必要であり、SMRの開発のためには、4つの解決すべき課題があります。

• 政府の支援：複数年にわたる政府支援計画によって、業界を可視化し、健全で透明性の高い財務・経営状況の下での投資ができる環境にする必要があります。
• 規制当局の適合性： SMRは複数の当事者がさまざまな地域で、できる限り標準化された基準で建設を進めるため、SMRに対する規制当局の権限とリソースの適合性が重要です。
• サプライチェーンの強化：業界全体で学習曲線を加速させるために、研修や経験の蓄積を通して、能力開発を進めることが必要です。
• エコシステムの調整：建設者、その下請け業者、規制当局が連携し、施設の安全性を確保し、拡散のリスクを最小限に抑えつつ、同一のものを複数生産することによる効果を最大化し、適格性による制限を最小化するよう調節する必要があります。

サマリー 

留意すべきこと：SMRは、脱炭素化および制御可能なエネルギーへの移行において重要な役割を担っており、SMR市場は経済的・技術的に大きな可能性を秘めています。しかし、それには各国政府、規制当局、産業界、投資家の長期にわたるエンゲージメントが必要です。学習曲線を加速し、適格性の合理化を図るために、関係者はまずエンジニアリングにおいて、次に建設において相乗効果を達成し、比較的に新しい業界の持続可能化および強化、業界内の協力を実現することができます。