対話イン富山高専202１

エネルギーを取り巻く課題
ーカーボンニュートラルー

ー再生可能エネルギーと原子力ー
202１年７月８日（木）シニアネットワーク連絡会（SNW)
大野 崇
ohno1045@ossis.email.ne.jp

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はじめに
• 世界の平均気温が年々上昇し、このままでは環境変化による人類の生存にかかわる問題として、炭酸ガスの排出量を各国が削減努力を行うことが国連で採択されました。（国連気候変動枠組条約締約国会議（COP））• 今、全世界の眼が向かっているのはカーボンニュートラル、即ち、エネルギーの脱炭素化です• 日本も、2013年比で2030年26％減、2050年80％減を約束していました
が、4月の米国で行われた気候問題サミットでこれを引き上げ、各々46％減、100％減の野心的表明をいたしました。
• これを実現するには、イノベーション、再生可能エネルギーと原子力が鍵となりま す。何が懸案になっているのかを中心にお話をしたいと思います。

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今日お話ししたいこと• カーボンニュートラルとイノベーション• 再生可能エネルギーは万能か－その課題－• 原子力は事故を起こした －どういう対策がとられたか－• 安全性向上のための新技術• 参考 地球温暖化問題

3出典：（2050年カーボンニュートラルの実現に向けた検討 2020.11．17資源エネルギー庁）

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2050年に向けたエネルギー技術について

CCUS
Carbon dioxide
Capture Utilizationand Storage
二酸化炭素回収・利用・貯留技術
IoT
Internet of Things
機器をネットワークを介して利用
M2M制御
Machine to Machine
機械と機械のネット
ワークを介した自律的制御
資源絵ベルギー庁

エネルギー情報懇談会資料

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2050年参考目標値
再生可能エネルギー
50～60%
原子力＋CCUS火力
30~40%
水素・ｱﾝﾓﾆｱ発電
10%（2020.12.21ｸﾞﾘｰﾝ成長戦略
有識者会議）

メタネーション
分離・回収CO2を水素と触媒反応させメタンを合成

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今日お話ししたいこと• カーボンニュートラルとイノベーション• 再生可能エネルギーは万能か－その課題－• 原子力は事故を起こした －どういう対策がとられたか－• 安全性向上のための新技術• 参考 地球温暖化問題

9再生可能エネルギーは万能か －その課題－• ドイツは先進的エネルギー政策として太陽光・風力の拡大に力を注いでいる（図１）。ドイツを見習うべきという声も大きい。
しかし、CO2排出量削減は目標に届かず、電気料金は高いという現実がある。
• 太陽光・風力は変動する。動いていない時は火力がバックアップしなければならずCO2排出量は減らない。（図2）• 固定価格買取制度（再エネ普及政策）により再エネ賦課金が課せられドイツの家庭電気料金は世界1，2を争う。日本も同じ制度を導入しており対策に悩んでいる。（図3）• 上記以外にも、送電線の建設費や海底ケーブルの敷設費、バックアップのために待機させている余剰火力発電所問題、環境問題等もあり、再生可能エネルギーも万能とは言えない。

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図1-1

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資源エネルギー庁2019.9

図1-2

ドイツの再生可能エネルギーの発電量推移（単位：10億kWh）

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図２

ドイツのCO2削減推移と目標（単位：100万トンCO2）

エネルギー部門

産業部門

業務部門

運輸部門

農業部門

その他

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図３-1 ドイツの家庭用電力料金推移

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再エネ電源の種類、特徴と課題 まとめ○変動型再エネ電源（太陽光、風力）
発電出力（ｋＷ）、電力量（ｋＷｈ）が、自然条件（日照、気象）に左右（変動）され、予測不可、調整不可であり、電力需要に合わせた発電が出来ないエネルギー密度が低いため、広大な土地を必要とする
海外と比べ発電コストが高い再エネ賦課金が電気料金を押し上げている○安定型再エネ電源（水力、地熱、バイオマス等）
原子力、火力と同様に、自然条件に左右されず出力調整が容易
立地等の制約が大きく、今後の大規模開発は難しい。地域利用に向いている16

今日お話ししたいこと• カーボンニュートラルとイノベーション• 再生可能エネルギーは万能か－その課題－• 原子力は事故を起こした －どういう対策がとられたか－• 安全性向上のための新技術• 参考 地球温暖化問題

17原子力は事故を起こした－どういう対策がとられたか－• 事故は、地震・津波により全ての電源が失われ、安全機器が働かず炉心が溶融し放射性物資の放出に至った。（図4～図11）• 原子力の安全規制改革がなされ、厳しい新規制基準が制定された。（図12～図13）• 主な対策として、①電源車や給水車を常備した、②津波、山火事、火山噴火、竜巻等の自然災害対策を強化した、③住民が避難しなくてもよいようにフィルタードベントを設置した、④意図的航空機衝
突やテロ対策を強化した、⑤企業体質を安全優先に変革した。
（図14～図24）18

図4 2011年3月11日午後2時46分、東日本大地震発生

運転中の原発は地震の揺れを感知しすべて自動停止した。 が、なぜ、福島第1原発だけがレベル７の事故になったのか。
事故前の福島第１原子力発電所 次

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図5 原子力発電の安全確保

緊急時に止める
自動的に制御棒を入れ停止させる

制御棒冷やす放射能を閉じ込める次

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図６

放射能・放射線を閉じ込める５重の防壁
第1の壁 核燃料ペレット
陶磁器のように焼き固めたもの

第2の壁
ペレット被覆管
5重の壁は

原子炉建屋
原子炉圧力容器► 第3の壁

原子炉圧力容器
役に立たなかった► 第4の壁

原子炉格納容器► 第5の壁 原子炉建屋

なぜか？

原子炉格納容器

燃料集合体
次21

図7 原子炉は地震の揺れを感じて自動停止した
しばらくは非常用ディーゼル発電機が働き冷却用循環装置が作動していたが地震から約45分後に13ｍを超える津波に襲われた。敷地高さは1～4号機は10m、5，6号機は13ｍ。海水ポンプは４ｍの高さに設置。
次22

図8 福島第一の津波による浸水範囲

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図9

「自動停止」した原子炉を「冷やす」ことも「閉じ込める」こともできな
かったのは電源もポンプも水没して冷却用循環装置が作動しなかったため

次24

図10 核分裂生成物が飛散した
原子炉の炉心を冷却できない状態になったので核燃料の温度が上がり、燃料被覆管のジルコニウムが水と化学反応し、反応熱と水素を発生。炉心溶融（メルトダウン）がさらに進行し、水蒸気と水素により格納容器が加圧されて素が原子炉建屋に漏れ出て水
1，3，4号機で水素爆発を起こした。
また1，3号の格納容器ベントと2号の格納容器からの直接漏洩により、次ジルコニウム（Zr)と水（H２０）の化学反応 Zr+2H20=ZrO2+2H2＋586ｋJ/mol

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図11

事故の進展状況と線量率の推移

１，３号機からは水をくぐってベントされたので線量は低い

2号機の格納容器からの直接放出が周辺汚染の主原因（出典）「増補改訂版、考証福島原子力事故 炉心溶融・水素爆発はどう起こったか」石川迪夫、日本電気協会
新聞部、2018年3月刊

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図1328図1429図15

全電源喪失時の安全強化対策の考え方

目的：炉心溶融・格納容器漏洩防止
別置きポンプ、可搬式ディー
ゼルポンプ車の配置

淡水注入、海水注入ラインの設
置

移動式大容量発電機車（空冷ディーゼル、ガスタービン）、非常用蓄電池、非常用ディーゼル発電機２機
安全系蓄電池水素燃焼装置設置

ディーゼル発電機冷却用可搬式
海水ポンプ車、海水ポンプ・モーター予備

別置きポンプ、可搬式ディーゼルポンプ車の配置

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図16

浜岡原子力発電所

防潮堤31

図17 玄海発電所の水密扉

北海道大学奈良林直教授、H26年10月24日講演資料から

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図18 川内原子力発電所の竜巻対策の状況〇竜巻対策：復水タンク･燃料取替用水タンクエリアの防護対策

九州電力ホームページより

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図19 川内原子力発電所の火山噴火対策34

図20 テロリストによる航空機落下事故時対策
原子炉から１００m離れた場所に原子炉遠隔停止・冷却機能を有する建屋
5年以内に設置

New Regulatory Requirements for Light-Water Nuclear Power Plants(Nov.2013 NRA)

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図21

格納容器機能強化、緊急時代替対策所

格納容器水素再結合装置

格納容器からの放射能低減スプレイ

緊急時代替対策所
北海道大学奈良林直教授、H26年10月24日講演資料から

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図22 玄海発電所の非常用炉心注入ポンプ

常設電動注入ポンプ

可搬式ディーゼルポン
プ

移動式大容量ポンプ
北海道大学奈良林直教授、H26年10月24日講演資料から

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図23

柏崎刈羽原子力発電所

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図2439

今日お話ししたいこと• カーボンニュートラルとイノベーション• 再生可能エネルギーは万能か－その課題－• 原子力は事故を起こした －どういう対策がとられたか－• 安全性向上のための新技術• 参考 地球温暖化問題

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安全性向上のための新技術
福島第一事故のの影響もあり、国際的に安全な将来炉の開発が注目されている。
• 我国における小型炉の開発• 熱電併給炉の開発• 諸外国における小型炉の開発

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図25 我が国における小型炉の開発
近年、福島第一事故の影響もあり、国際的に安全な小型炉の開発が注目されている。わが国では、経済産業省が原子力発電を温暖化対策として進めるための国際的な枠組み「クリーンエネルギーの未来のための原子力革新（略称NICEFuture)に、米国、カナダとともに主体的に関わり、参加国を募っている。このため新たな小型原発の開発を進め、公募した複数の計画の基礎研究を予算支援し、商用化できそうな計画を絞り込んだ上で、さらに予算投入する段階的な支援策を考えている。

軽水型小型炉また、旧日本原子力研究所が開発した高温ガス炉（HTTR、原子炉出口温度950℃)をベースに熱電併給出来る高温ガス炉も有力な候補（検討委員会）であり、2040年ごろまでに実用化を目指すとしている。

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図26 熱電併給炉の開発
原子力は発電のみならず化学工業等においてプロセス熱として利用でき、併給することにより総合熱利用率は約70％となる。

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図27 諸外国における小型炉（SMR)の開発
その特徴、狙いは、・安全性の向上：フルパッシブな革新的な安全設計
・工場で組み上げる生産方式：品質の維持・向上
・電力需要が小さい地域、グリッドの未発達な地域（途上国等）への普及
・熱供給と併用・燃料取り替え不要、あるいは取替え頻度小、メンテナンス容易
・初期投資が抑えられ、早期の投資回収
世界では、約50のSMR設計概念が様々な段階で開発中であり、SMRへの関心は高まりつつある。IAEA（国際原子力機関）、OECD/NEA（経済協力開発機構／原子力機関）では、SMRの開発状況、SMRに特化した許認可プロセス、あるいは経済性評価等を行なっている。
SMRの課題SMRの研究開発は数10年来続けられてきたが実用化に至らないのは、スケールメリットにより大型炉の方が経済性が高い、建設・運転の経験がない等からSMRの優位性は実証されていないことにより、電気事業者が採用に踏み切らなかったことによる。
DOEが描く長期の炉型推移の見通
し

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参考

地球温暖化問題地球大気中のCO₂濃度の変化
出典：世界気象機関2019年11月データ
1800年：２８０ｐｐｍ
１９８５年：３４５ｐｐｍ（年間２ｐｐｍUP)
２０１６年：４００ｐｐｍ（年間５ｐｐｍUP)
２０１９年：４１５ｐｐｍ

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ｐｐｍ：
parts per million
100万分の1
ｐｐｂ：
Parts per billion
10億分の１47

温室効果ガス削減：国際条約「パリ協定」～2℃未満目標・ゼロエミッション社会への野心的挑戦～❏ パリ協定合意内容：紳士協定と自主努力① 目標達成に向け全ての国が自主努力② 気候変動枠組条約の全加盟国196ヶ国が参加

2016-11-4発効。2019-11-４、米国の正式離脱通告。

③ 長期努力目標：世紀後半までに「脱炭素化+ゼロエミッション」- 産業革命前からの平均気温上昇を「2℃未満」に抑制（大気中のCO₂濃度を450ｐｐｍ以下にする）- 更に、平均気温上昇を「1.5℃未満」を目指す- 各国は対策を国連に提出し5年毎に目標見直し実施義務- 削減対策の進捗を2年毎に報告し、ピアレビューを受ける☆ 2020年より各国の自主削減活動が本格始動！

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IPCC第５次評価報告書 将来の世界平均気温49地球温暖化の影響50

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COP21 パリ協定（2015.12）

2017年8月
通達

米国大統領

パリ協定脱退を国連に

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終わり
ご清聴ありがとうございました54