12023/12/20

石井正則
私の意見
21 世紀後半の脱炭素社会の構築には原子力発電比率 40％が必要！
概要
岸田総理が主導したＧＸ実行会議では、2050 年以降の脱炭素社会を構築し維持するためには、「可能な限り原子力を活用する」ことが不可欠とされ、再稼働の促進と 60 年超の運転期間や革新炉の導入政策が制定された。「可能な限り原発依存度を減らす」とした第 6 次エネルギー基本計画から大幅な前進である。
ここでは 2050 年以降のＣＮ実現とその維持のために原子力を最大限活用するとした場合の規模を調査し、原子力発電比率を 40％としたうえで、運転期間を80 年に延長する必要があることを示した。
１．はじめにＵＡＥで開催されたＣＯＰ28 で、米国は 2050 年までに世界の原子力発電容量を３倍に増やすことを目指すとする宣言を提出、日仏はじめ 20 か国を超える国が賛同した。
我が国は 2050 年には人口減や省エネの進展など電力需要を下げる要因もあるが、電力活用分野の拡大（ＥＶ車、食品・飲料など）や情報産業、半導体産業などの進展により電力需要を押し上げる要因が上回ることが想定される。地球環境産業技術開発機構（RITE）は年間電力需要を 1.3～1.5 兆 kWh 程度iと予測している。2030 年の電力需要予測値は約 9340 億 kWhiiなので、2050 年には約 1.5 倍に増加することになる。仮に 2050 年において原子力の発電比率約 40％に相当する発電量（約 5600 臆 kWh）を必要とすれば、2030 年の発電比率 20～22％に相当する発電量（20%として約 1900 臆 kWh）の約 3 倍となる。この発電量は 2030 年に稼働可能な発電炉 36 基すべてが稼働できなくとも達成可能なので、2050 年の原子力発電容量が 2030 年に稼働可能な 36 基の 3 倍とは言えない。
このようなことからか、日本は各国の原子力増強に技術協力をするとしながらも、日本自身が 3 倍にするとは表明していない。
いずれにしても、2050 年カーボンニュートラル（ＣＮ）の実現には 3 倍とまでは言わなくても相当程度の発電容量増強が必要であり、原子力を最大限活用することが不可欠である。これを原子炉の基数という面で見たら、建設地点の制約などから新設基数を少なめに抑えるとともに、建設時期の平準化を図る必要もあろう。このためには 1 基当たりの容量を大容量とすることや、最長認可期間 60 年を例えば 80 年に延ばす配慮も必要と考える。
これらのことを勘案し、2050 年ＣＮ達成のために活用すべき原子炉の発電容量と基数のケーススタディーを行った。

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２． 2030 年の原子力発電比率達成への取組みと課題
2030 年度のＣＯ２排出量 46％削減を目指すエネルギーミックス計画では、年間発電量 9340 億 kWh に対する比率として、再生可能エネルギー（再エネ）を拡大、化石燃料は低減、原子力は 20～22％を踏襲した。ＧＸ実行計画では 2030 年の原子力発電比率 20～22％達成に向け再稼働を加速し、今冬（2023 年度冬）までに再稼働した 10 基（現時点では 12 基が再稼働済み）のうち 9 基の稼働確保、来夏・来冬（2024 年度）以降は更に設置許可済の 7 基を、2020 年代半ば以降には適合性審査中の 10 基と未申請の 9 基を稼働させるとしたiii。この計画通りに進めば、2030 年までに既設 33 基と建設中 3 基のすべてが稼働することになるが、前述のように未申請の 9 基の稼働は容易ではなかろう。それらを除いても、20～22％の発電比率達成は不可能ではないが、2030 年代後半から運転期間を終了、代替炉が必要になることを勘案すると、なるべく早い時期の稼働が必要となる。
３． 2050 年に向けたＣＯ２排出量削減への取組み
2050 年のＣＮ実現に当って再エネを主力電源として活用するとしているが、発電量の変動に対するバックアップの必要性から拡大には限度があり、電力の安定供給には「原子力を最大限に活用する」ことが不可欠である。そのうえで、化石燃料も脱炭素化のうえ一定規模を活用する必要があろう。
以下のケーススタディーでは、2050 年の発電電力量は前述の RITE の想定の中間値 1 兆 4000 億 kWh を用い、目安となるＣＯ２排出量をゼロとするため必要な原子力発電比率 40％の実現可能性を探るため、幾つかのケースについて発電量と基数を試算した。
４． 2050 年における原子力発電量のケーススタディー
この検討では以下のケースを想定した。
 運転期間は一律に、60 年と 80 年の２ケース
 原子力発電比率は 20％、30％、40％の３ケース
 発電炉の規模はＧＸ実行計画で提案されている革新軽水炉や欧州加圧水炉（EPR）などの動向を踏まえ、平均的な発電容量を 140～160 万 kW として基数を算出（ＧＸ実行委員会では革新軽水炉として 120 万 kW クラスの案が出されているが、この場合基数が増えることに留意）
 設備稼働率は一律 80％
これらの条件に基づき試算した結果（既存炉の動向と原子力発電比率のイメージ図と各ケースの試算値）を次の図と表に示す。2030 年から 2050 年までは段階的に増加すると想定し点線で増加のイメージを示した。
2050 年の新設３基を含む既存炉の残存基数は 60 年運転では 23 基、80 年運転
では 36 基である。追加する必要がある新増設発電容量は、発電比率に応じた必要発電容量から残存発電容量を差し引いて算出した。

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なお、2050 年以降に関しては経済状況による電力需要変動は考慮せず、2050年の規模が維持されるとした。
図2050年原子力発電必要容量と既存容量の推移

万kW

9000
8000

2050年以降

発電比率40％8,000万kW2050年以降

発電比率30％6,000万kW

7000
6000
5000

2050年残存基数基

2050年以降
発電比率20％4,000万

4000
3000

60年運転

80年運転
増設

2000

40年運転

2050年残存基数23基

1000
0

表
運転

発電期間

比率

60 年

80 年

2050 年における原子力発電量、発電設備容量と基数
必要量

残存発電容量

発電量

発電容量

発電容量億 kWh

万 kW

万 kW

20％

2,800

4,00030％

4,200

6,000

40％

5,60020％

必要増設量

概算合

発電容量

概算

万 kW

基数

1,630

10～12

33～35

3,630

23～26

46～49

8,000

5,630

35～40

58～63

2,800

4,000

270

23830％

4,200

6,000

2,270

14～16

50～52

40％

5,600

8,000

4,270

27～31

63～67

2,370

3,730

基数

2336計基数1） 必要発電量は発電電力量 1 兆 4000 億 kWh に対する発電比率に応じた値。必要備考

発電容量は発電所稼働率を 80％として算出。
2） 概算基数は 140～160 万 kW に対応し幅を持たせた。

５． 2050 年原子力発電比率 40％実現には 27 基～31 基の新増設が必要
2050 年以降は見込まれる電力需要のすべてを脱炭素電源とする必要がある。
原子力発電比率を 40％とするには、運転期間が 60 年の場合 2050 年に新たに35 基（1 基当たりの出力 160 万 kW）～40 基（同 140 万 kW）の新増設炉の導入が4必要となる。運転期間を 80 年とれば、2050 年の新増設炉の導入量を 27 基～31基に減少することができる。2050 年に運転開始するには建設期間が短いことを考えると、少なくとも運転期間を 80 年に延長したうえで 27 基～31 基の新増設がＣＮ実現のためには不可欠と考える。このためには代替炉を同一発電所内に限定する制度の廃止も必要である。80 年運転はすでに米国で実施している。
あわせて再エネは 40％程度、脱炭素火力（CCUS 装備、水素、アンモニアへの燃料転換など）も 20％程度が目安となろう。
６． まとめＣＮは 2050 年以降も継続して維持する必要があり、このためには安定供給が可能な脱炭素電源である原子力の依存度増大が不可欠で、必要な規模としては発電比率 40％程度が目安と考える。
この実現に向けては、設置地点の制約や建造技術、人的能力などの配慮も必要である。このため既存炉の 80 年運転や大型革新炉の導入、更には設置地点の柔軟な選定が必要となる。政策面では運転期間の 80 年延長制度（電気事業法再改正）実施と代替炉の同一敷地内限定制約の解除が必要となる。
これらの結果、2050 年には少なくとも 27 基から 31 基の新増設を建設、投入する必要となる。この基数は 120 万 kW クラスの革新軽水炉の場合は増える。更に、既存炉の 60 年の運転期間終了が 2030 年代からはじまるので、代替炉の建設、運転開始が 2030 年代後半から必要になることにも留意する必要がある。80年運転の導入も急ぐ必要がある。

i「2050 年カーボンニュートラルの実現に向けた検討（令和 2 年 11 月 17 日、資源エネルギー庁）」の「（参考）RITE による発電電力量推計」(P28)では約 1.3―1.5 兆 kWh。ここでは中間値の約 1.4 兆 kWh とした。
ii

「エネルギー基本計画（案）の概要（令和 3 年 9 月、資源エネルギー庁）」の「エネルギー需給の見通しのポイント」（P12）による。
iii「ＧＸ実現に向けた基本方針参考資料」（令和 5 年 2 月 10 日、ＧＸ実行計画の閣議決定書添付資料、内閣府）