みずほリサーチ＆テクノロジーズ技報 Vol.2 No.1

調査レポート原子力発電の最新動向
社会インフラチーム

コンサルタント

結城文香

日本で最初の商業用原発である東海発電所が 1966 年に営業運転を開始して以来，原子力は我が国の重要なエネルギー源のひとつとして利用されてきた．2011 年の福島第一原子力発電所事故の発生以降，我が国のエネルギー政策では再生可能エネルギーの拡大を図る中で可能な限り原発依存度を低減するという方針を取ってきた．しかし,電力の安定供給やカーボンニュートラル実現の観点から，再稼働の推進や運転期間の延長及び次世代原子炉の開発といった方向性が提示されている．

1

原子力を取り巻く状況

2

1.1 福島第一原子力発電所事故による状況の変化

次世代原子炉2.1 原子炉の基本的な仕組み

福島第一原子力発電所事故（以下「1F 事故」と呼2.1.1 火力発電と原子力発電称）により，日本の原子力を取り巻く状況は大きく変化した．1F 事故以前は温暖化対策への対応と新興国

原子力発電は，蒸気でタービンを回して発電するの台頭による市場の拡大や，米国等での原子力の見点では火力発電所と同じである．火力発電所のボイ直しと推進が進んだことにより，原子力ルネッサン

ラーは化石燃料を使用するが，原子力発電ではボイスの時代と呼ばれていた．また，米国やフランス，日ラーを原子炉に置き換え，ウランを燃料としている

本，ロシア等において大規模・大出力の新型炉の開発点で違いがある．火力発電と原子力発電の仕組みのが行われ，国外で新規原子力発電所の建設が進めら違いを図 1 に示す．

れていた．
ところが，1F 事故後はより一層安全性が重視されるようになり，安全性に関するコストは増加した．小規模のプラントは大規模なプラントと比べて安全性が高く，分散電源として利用しやすい，途上国等でも建設しやすい等のメリットがあるため，大規模なプラントから小規模なプラントへ開発の主軸が移りつつある．

図 1 火力発電と原子力発電の違い 2)

1.2 国内の状況

2.1.2 安全性の面からの特徴

1F 事故を受け，2012 年 9 月に原子力規制委員会

原子力発電所は「原子炉を止める」，「燃料を冷や（NRA）が設置された．NRA は原子炉等の設計を審す」，「放射性物質を閉じ込める」という 3 つの考え査するための新しい基準（新規制基準 1））を 2013 年

方で安全を確保するように設計されている．制御棒に策定した．原子力発電所が再稼働するためには，新を炉心に挿入することで事故が発生する前に原子炉規性基準に適合していると NRA から認められなけれを停止させる．停止後も崩壊熱が発生するため，非常ばならない．新規性基準は世界で最も厳しい基準で用炉心冷却装置(ECCS)により炉内に注水して循環さあるため，再稼働は進んでいない状況にある．

せることで燃料を冷却する．放射性物質を外部へ拡散させずに閉じ込めるため，原子炉を圧力容器と格1

みずほリサーチ＆テクノロジーズ技報 Vol.2 No.1
納容器と呼ばれる厳重な囲いで覆っている．

いる．
2.3 研究段階の次世代原子炉

2.1.3 熱の取り出し方

2030 年代の商業導入を目指し，第 4 世代原子力シ

原子炉は使用する「冷却材」や「減速材」の必要性

ステムの研究開発を国際的に協力・推進することをによって分類される．ここで，「冷却材」とは核分裂目的とした国際協力の枠組みとして，2001 年 7 月にで発生する熱エネルギーを原子炉の外に取り出す役

第 4 世代原子力システム国際フォーラム（GIF：割をするものであり，軽水やナトリウム，炭酸ガス，Generation IV International Forum）が発足した．
GIF は，2002 年に研究開発対象として，ガス冷却ヘリウムガス等が使用される．
「減速材」とは核分裂の過程でウランやプルトニ高速炉（GFR:Gas-Cooled Fast Reactor），鉛冷却高速炉

ウムから飛び出した中性子の速度を低下させるため（LFR:Lead-Cooled Fast Reactor），溶融塩炉（MSR：のものであり，軽水や重水（重水素（ H）と酸素をMolten Salt Reactor ）， 超 臨 界 圧 水 冷 却 炉（ SCWR:化合したもの），黒鉛等が使用される．

Supercritical-Water-Cooled Reactor），ナトリウム冷却高

例えば，世界中の原子力発電所で主に使用されて速炉（SFR: Sodium-Cooled Fast Reactor），超高温ガスいる「軽水炉」という形式は冷却材，減速材ともに軽炉（VHTR: Very-High-Temperature Reactor）の 6 つの水を使用している．

システムを選定した．それぞれのシステムの概要を

2.2 原子炉技術の歴史 3,4)

表 1 に示す．

米国エネルギー省（DOE：Department of Energy）のGIF には，2020 年 3 月時点でアルゼンチン，豪州，定義によれば，原子力の技術は，その開発時期によっブラジル，カナダ，フランス，日本，中国，韓国，南て第 1 世代から第 4 世代まで分けることができる．

アフリカ，ロシア，スイス，米国及びユートラム（欧原子力の平和利用が目指されるようになった 1950

州原子力共同体）が参加している．

年代以降，原子力技術の発電への導入・実用化のため
2.4 近年の原子炉の開発状況の研究開発が開始された．この時期に開発された初期の原型炉を第 1 世代原子炉という．

1.1 節で述べたように，1F 事故以降はより一層安全

1970 年代から 1990 年代頃までに開発された初期性が重視されるようになり，安全性を確保するための商業用原子炉のことを第 2 世代原子炉という．のコストが増加した．そのため，開発の主軸が大規模

1990 年代以降になると，第 2 世代の原子炉をもとなプラントから小規模なプラントへ移ってきており，にさまざまな改良を加えた第 3 世代原子炉が登場し小型モジュール炉（SMR：Small Modular Reactor）とた．

呼ばれる比較的小型の原子炉の開発と商業化を目指現在では，第 3 世代原子炉に続く次世代の原子炉す動きが活発になっている．

として，2030 年以降の実用化を目指して，高い経済性と安全性，放射性廃棄物発生量の抑制，核拡散抵抗性等を備えた第 4 世代原子炉の研究開発が行われて

表 1

GIF で検討されているシステムの概要（参考文献 5）をもとに MHRT 作成）

システム

中性子スペクトル

冷却材

出口温度（℃）

燃料サイクル

出力（MWe）

ガス冷却高速炉（GFR）

高速中性子

ヘリウム

850

クローズド

1200

鉛冷却高速炉（LFR）

高速中性子

鉛480～570

クローズド20～1200

熱中性子/高速中性子

フッ化物塩

700～800

クローズド

1000

熱中性子/高速中性子

水510～625

高速中性子

ナトリウム500～550

クローズド50～1500

熱中性子

ヘリウム

900～1000

オープン

250～300

溶融塩炉（MSR）
超臨界圧水冷却炉（SCWR）
ナトリウム冷却高速炉（SFR）
超高温ガス炉（VHTR）

2

オープン/クローズド

300～1500

みずほリサーチ＆テクノロジーズ技報 Vol.2 No.1

SMR の利点としては，小型・モジュール化・多目る．

的の 3 点が挙げられる．小型化することにより，体英国では 11 基（2022 年 3 月末時点）の原子炉が稼

積当たりの表面積が増加することで冷却性が向上し， 働している．英国政府は 2008 年以降一貫して原子炉
このため従来の原子炉よりも安全性が高いと言われ新設を推進していく方針を掲げており，2013 年以降ている．

は SMR や新型モジュール炉（AMR: Advanced Modular

また，モジュール化することで建設コストの削減Reactor）の開発を支援することによって，革新的な原が可能となる．さらに，水素製造や熱源としての利用子力技術における世界的なリーダーになることを目が可能となるように開発が進められているものもあ指している．2020 年 11 月に公表された投資計画「10-る．

Point Plan」や 2021 年 10 月に公表された「ネットゼSMR は，第 2 世代の原子炉の平均的な電気出力がロ戦略」では SMR 開発のためのファンドの創設が示

800～1100MWe 程度であるのに対して，300MWe 以下されている．と小型でモジュール化された原子炉の総称であり，また，英国のロールス・ロイス社は何十年にもわた軽水炉や高速炉，高温ガス炉等の様々な形式の炉のり原子力潜水艦の原子炉を設計・製造してきた経験開発が進められている．

を活かして 2014 年以降 SMR を開発している．2031年の運転開始を目指し，コンソーシアムの立ち上げ2.4.1海外の状況

6-10)

や英国内のエンジニアリング会社との設計・許認可，米国は 93 基（2022 年 3 月末時点）の商業用原子力製造等の協力覚書の締結，SMR 開発子会社の設立等発電所稼働する世界第 1 位の原子力発電利用国となを実施している．っている．SMR の開発にも積極的に取り組んでおり，他にも，日本原子力研究開発機構（JAEA）とイギ

DOE は軽水炉型の SMR を含む新型炉の開発・導入

リスの国立原子力研究所(NNL:The National Nuclearを支援するための新型炉実証プログラム（ARDP：TheLaboratory)が参加するチームが，イギリスの高温ガス

Advanced Reactor Demonstration Program）を 2020 年 5炉の開発計画（新型モジュール炉研究開発・実証プロ

月に開始し，民間企業が多数参画している．

グラム）の予備調査の実施事業者として採択されてまた，NuScale 社は独自に開発した PWR 型の SMRいる．

「NuScal Power Module（NPM）」をアイダホ国立研究カナダでは 19 基（2022 年 3 月末時点）の原子炉が所（INL：Idaho National Laboratory）に建設する予定稼働している．SMR の研究開発も積極的に実施してである．NPM は既にアメリカ合衆国原子力規制委員おり，連邦政府が「SMR 行動計画」を 2020 年 12 月会（NRC）による設計認証の審査が完了している．に公表している．

NRC の設計認証審査が完了した SMR は NPM が初とまた，GE 日立ニュークリア・エナジー社製の SMRなっている．

である「BWRX-300」が，カナダの州営電力会社であるサスクパワー社による SMR 導入計画（2030 年代他にも，GE 日立ニュークリア・エナジーが設計した革新的小型ナトリウム冷却高速炉「PRISM」につい半ば予定）に選定されている．て，DOE が PRISM をベースとした多目的試験炉を

ロシアでは 37 基（2022 年 3 月末現在）の原子炉がINL に建設し，2026 年には運転を開始する予定であ稼働しており，2007 年に設立された国営原子力企業

る．

であるロスアトム社を中心に原子力を推進している．

フランスでは 56 基（2022 年 3 月末時点）の原子炉

ロシアでは原子力砕氷船の原子炉をベースとしたが稼働しており，総発電量の約 7 割を原子力で賄っ

SMR の開発が進められており，2020 年 5 月には 2 基ている．2022 年 2 月にマクロン大統領は改良型の欧の SMR が 搭 載 さ れ た 海 上 浮 体 式 原 子 力 発 電 所

州加圧水型炉（EPR2）を国内に新たに 6 基建設し，（FNPP：Floating Nuclear Power Plant）「アカデミック・8 基の建設に向けた調査を開始すると発表した．

ロモノソフ」の運転を開始している．

また，フランス電力（EDF：Électricité de France）

さらに，新型 SMR を搭載した新型 FNPP である

は，原子力・代替エネルギー省（CEA：CommissariatOFPU（OFPU：Optimized Floating Power Unit）の導入

à l’énergie atomique et aux énergies alternatives）等と協を決定している．

力して，「NUWARD」という SMR の開発を進めてい中国では 53 基（2022 年 3 月末現在）の原子炉が稼3

みずほリサーチ＆テクノロジーズ技報 Vol.2 No.1とを発表した 13).

働している．原子力発電の利用拡大が進められてお株式会社東芝は高温ガス炉や超小型炉 MoveluXTM

り，19 基の第 3 世代の原子炉が建設中となっている．の開発を進めていることを公表している 14)．

SMR の開発も進められており，2021 年 7 月には SMRである玲龍 1 号の実証炉の建設が開始されている．

日揮グループは NuScale 社に出資し，米国大手エンジニアリング会社 Fluor 社と協業して NuScale SMR

2.4.2 日本の状況 7-9)

プロジェクトに参画予定であると公表している．ま2022 年 8 月に開催されたグリーントランスフォー
11)

た，IHI 及び NuScale とコンソーシアムを組み，2019において，原子力政策年度より NExIP イニシアチブ「社会的要請に応えるの今後の進め方が提示された．2050 年のカーボンニ

革新的な原子力技術開発支援事業」に参画している．

ュートラル（CN）の実現や電力需給ひっ迫の解決及原子燃料工業株式会社は，米国の X-energy 社と同びエネルギー安全保障の確保のため，原子力発電所社が開発中の SMR（Xe-100）の燃料の製造加工工場の再稼働の推進や運転期間延長による既設原子力発「TRISO-X」の米国内での建設に必要な機器の供給電所の最大限の活用，次世代革新炉の開発・建設，再協力に関する覚書を交わしている．また，JAEA と共処理・廃炉・最終処分プロセスの加速化等の検討を進同で高温ガス炉の燃料の研究開発を実施している．

メーション（GX）実行会議

めていくとの方針が打ち出されている．

まとめ

3

原子力小委員会の革新炉ワーキンググループにおいては，次世代革新炉として革新軽水炉，小型軽水炉，1966 年以降，60 年近くに渡って日本では原子力を高速炉，高温ガス炉，核融合といった炉型を候補としエネルギー源として利用してきたが，1F 事故後は原て挙げており，技術成熟度や時間軸，規制対応，サプ子力発電所の再稼働や新規開発が停滞した状況が続ライチェーン，2050 年 CN を見据えた市場性，非エいていた．しかし，2022 年 8 月の第 2 回 GX 実行推

ネルギー分野といった評価軸で比較検討が進められ進会議において，電力の安定供給，エネルギー安全保ている．

障，CN 等の観点から再稼働の推進や運転期間の延長，革新炉 WG の技術ロードマップ骨子案では，革新次世代革新炉の開発といった方向性が提示され，原軽水炉の開発を最優先に取り組むと記載されており， 子力発電所を取り巻く状況が変化しつつある．
革新軽水炉の特徴として，既存軽水炉の技術の延長

また，現在の国内の商用原子力発電所は，第 2 世線上にあるため技術成熟度が高く規制の予見性が高代もしくは第 3 世代原子炉であるが，SMR や第 4 世

いこと，既存軽水炉のサプライチェーンが活用可能代原子炉を含む次世代原子炉の開発が進められていであることが挙げられている．

る.

文部科学省では「次世代革新炉の開発に必要な研2022 年 12 月の第 5 回 GX 実行推進会議 15)におい究開発基盤の整備に関する検討会」12)を開催し，次世て，GX 実現に向けた基本方針（案）が取りまとめら

代革新炉開発に必要となる研究開発項目や基盤インれた．GX 実現に向けた基本方針（案）では，「再生フラ整備について検討している．

可能エネルギー，原子力等エネルギー安全保障に寄

日本国内においては，JAEA や日立 GE ニュークリ

与し，脱炭素効果の高い電源を最大限活用する」とさア・エナジー株式会社，三菱重工株式会社等が様々なれ，従来の原子力政策が転換される可能性が示され炉型について研究・開発を実施している．JAEA ではた．原子力政策の今後の方向性としては，原子力の高温ガス炉（HTTR）の試験研究炉が稼働中であるこ2030 年電源構成比 20～22%の達成に向けた着実な再とに加えて，これまで常陽やもんじゅで蓄積してき稼働の促進，次世代革新炉の開発・建設，運転期間のた技術を基本に，ナトリウム冷却炉型の高速炉 SMR延長等が挙げられている．の研究開発を実施している．
三菱重工業株式会社は 2020 年 12 月に既存の PWR

引 用 文 献技術を応用した SMR の概念設計が完了したと発表し

1) 原子力規制員会 新規制基準：https://www.nra.go.jpている．また，2022 年 9 月に，電力会社 4 社（北海/activity/regulation/tekigousei.html（2022 年 12 月現道電力株式会社，関西電力株式会社，四国電力株式会

在）社，九州電力株式会社）と共同で「SRZ-1200」という

2) 一般財団法人日本原子力文化財団 原子力・エネ

革新軽水炉について，今後基本設計を進めていくこ

ルギー図面集：https://www.ene100.jp/zumen/5-1-1

4みずほリサーチ＆テクノロジーズ技報 Vol.2 No.1
（2022 年 9 月現在）を参考にみずほリサーチ&テ

10) 経済産業省 総合資源エネルギー調査会 基本政クノロジーズ株式会社が作成

策分科会：https://www.enecho.meti.go.jp/committee/3) the Generation IV International Forum 第 4 世代原

council/basic_policy_subcommittee/（2022 年 12 月

子力システム国際フォーラムについて：https://gif.

現在）jaea.go.jp/about/index.html（2022 年 9 月現在）

11) 内閣官房 GX 実行会議（第２回）：https://www.cas.

4) 資源エネルギー庁 世界の原子力技術の動向を追go.jp/jp/seisaku/gx_jikkou_kaigi/dai2/index.html（2022 年 10 月現在）

う：https://www.enecho.meti.go.jp/about/special/toku
shu/nuclear/nucleartechnology.html（2022 年 9 月現12) 文部科学省 次世代革新炉の開発に必要な研究開在）

発基盤の整備に関する検討会：https://www.mext.g5) the Generation IV International Forum Technologyo.jp/b_menu/shingi/chousa/kaihatu/025/index.html（2Systems：https://www.gen-4.org/gif/jcms/c_40486/tec

022 年 12 月現在）

hnology-systems（2022 年 9 月現在）

13) 三菱重工業株式会社 革新軽水炉「SRZ-1200」につ

6) 内閣府 令和 3 年度版原子力白書：http://www.aec.

いて：https://www.mhi.com/jp/news/220929.html（2go.jp/jicst/NC/about/hakusho/hakusho2022/index_pdf

022 年 10 月現在）

01.htm14) 東芝エネルギーシステムズ株式会社 安全性に優7) 内閣府 原子力小委員会：http://www.aec.go.jp/jicst/

れた次世代炉・新型炉の追求：https://www.global.

NC/iinkai/teirei/index.htm（2022 年 10 月現在）

toshiba/jp/products-solutions/nuclearenergy/research/s8) 一般社団法人 日本原子力産業協会 原子力産業

afety-reactor.html（2022 年 10 月現在）

新聞：https://www.jaif.or.jp/journal/（2022 年 10 月

15) 内閣官房 GX 実行会議（第５回）：https://www.cas.
go.jp/jp/seisaku/gx_jikkou_kaigi/dai5/index.html（20現在）
9) 経済産業省 革新炉ワーキンググループ：https://w

22 年 12 月現在）

ww.meti.go.jp/shingikai/enecho/denryoku_gas/genshir
yoku/kakushinro_wg/index.html（2022 年 10 月現在）

5