宇部工業高等専門学校：SNW対話2022、基調講演-1

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エネルギーを身近なところから考える～消費と供給、S+3E、低い自給率、有限な資源～
令和４年７月２２日10：30～12：00

金氏 顯（かねうじあきら）

日本原子力学会フェロー
エネルギー問題に発言する会・会長

北九州市小倉北区在住 メールアドレス：kaneuji@amber.plala.or.jp

自己紹介

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・1968年九州大学大学院動力機械工学修士卒、三菱重工業入社
・原子力発電所（PWR型）国産初号機関電美浜2号、改良標準化初号機玄海2号などPWR23基の設計,建設,保守、APWR開発、原子力船むつ起動試験、若狭駐在など。
造船所の仕事の7割は原子力・1999年同社取締役神戸造船所長
・2001年常務取締役機械事業本部長
原子力以外を担当
・2004年役員退任、特別顧問
・2006年原子力学会シニアネットワーク設立、代表幹事
・2007年より経産省資源エネルギー庁認定「原子力有識者」
・2008年より日本女子大、福井工大など非常勤講師
・2010年48年ぶりに北九州へUターン
52年前に関西で初めて原子力発電

地球2周分、荒波を航行

白砂青松

関西電力美浜原子力発電所

1970年8月8日大阪万博

原子力船むつ、8万2千km航行2今日のお話の内容

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第１章 エネルギーとはなにか？
身の回りのいろいろなエネルギー、エネルギーの単位
エネルギーの種類、発電の種類
色々な発電の仕組み

第２章 S+３Eについて学ぶ
S:原子力の安全性
E１:エネルギー自給率
E２:経済性(発電コスト）
E３:環境（ライフサイクルCO２発生）

第３章 世界と日本のエネルギー消費
エネルギー利用の変遷と文明の発達
世界と日本のエネルギー消費の推移、将来
核燃料サイクル、高レベル廃棄物地層処分について学ぶ「Qコーナー」について「予め頂いた学生が聞きたいこと」は青色でQ&Aを書きます。
「講師から学生に聞きたいこと」は黄色でQを書きますので、今日口頭で、または後日口頭もしくは資料で回答してください。

目次
第１章 エネルギーとはなにか？
身の回りのいろいろなエネルギー、エネルギーの単位
エネルギーの種類、発電の種類
色々な発電の仕組み
第２章 S+３Eについて学ぶ
S:原子力の安全性
E１:エネルギー自給率
E２:経済性(発電コスト）
E３:環境（ライフサイクルCO２発生）
第３章 世界と日本のエネルギー消費
エネルギー利用の変遷と文明の発達
世界と日本のエネルギー消費の推移、将来核燃料サイクル、高レベル廃棄物地層処分について学ぶ4身の回りのエネルギーのいろいろ－①
Q:□内にエネルギーの種類を書きなさい。

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身の回りのエネルギーのいろいろ－②

溶鉱炉

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身の回りのエネルギーのいろいろ－③

石炭7宇宙からみた夜の地球

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世界の国々の中で、白く光り輝いているものは何でしょうか？ 石油や天然ガスの炎、山火事や焼畑の光、漁火などもありますが、この多くは電気の灯なのです。
南半球よりも北半球の方が輝いているのは、先進国は北半球に多くあるためであり、いかに多くのエネルギーを利用しているか、この図から読み取れます。

エネルギーの種類

9以上、私たちの身の回りのエネルギーである電気、都市ガス、ガソリン、灯油などは「二次エネルギー」と言われ、「一次エネルギー」から生産されるものです。
■エネルギーの分類●一次エネルギー（天然資源による分類）◼ 化石燃料（世界は85％～90％依存）◼ 石炭、原油・石油、天然ガスなど◼ 再生可能エネルギー（再エネ）◼ 水力、地熱、バイオ、太陽光、風力など◼ 原子力エネルギー◼ 核分裂、核融合●二次エネルギー（一次エネルギーから生産）
・電気、都市ガス、水素、ガソリン、灯油など

Q「世の中に知られてないエネルギー」は？

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A：「世の中に知られてないエネルギー」は“無い！”が、まだ利用（実用化）されてないエネルギーはたくさんある。
・メタンハイドレード
・海洋エネルギー（海洋温度差発電、波力発電、海流発電、潮汐発電）
・海水中ウラン回収
・宇宙太陽光発電
・核融合発電・排熱（工場排熱 変電所の排熱 地下鉄や地下街の冷暖房排熱）
・海水・河川水等の温度差（生活排水や中・下水の熱、地中熱 河川水、海水の熱、雪氷熱など）

コラム

エネルギーの単位

11■物理学で「エネルギー」とは、力の大きさと移動距離の積としての「仕事量」です。力は質量と加速度の積であり、加速度は速度の時間変化なので、「キログラム×メートル/平方秒」でこれをニュートン（N）と呼びます。即ち、１Nの力を１メートル加えた仕事を１ジュール（J)とし、エネルギーの単位と呼びます。
■色々なエネルギーの単位
・食品のエネルギー：カロリー（cal)、１cal=4.18J
・電磁場：電子ボルト（eV)、１eV=1.6×１０‐１９J・エネルギー資源量：石油換算トン（toe)、1toe=4.18×１０４MJ・エネルギー資源量：英国熱単位（BTU)、１BTU=1.06×10‐３MJ
・電力量：ワット時（Wh）、１ｋWh＝3.6MJ、１Ws＝１J■ １ワット（W)とは１秒間に1Jの仕事をする仕事率，またはこれに相当する電力。

電気はどうやって作るのか？
身の回りのエネルギーは最近どんどん電気が増えています。
パソコン、スマホ、IHヒーター、電子レンジ、エアコン、オール電化住宅、電気自動車（EV)、電車、新幹線などなど日常生活に電気は欠かせません。
Q.エネルギーの最終消費のうち、電気は何％くらいですか？

そこで、次に電気はどうやって作っているのか、中国電力の発電所を訪問し、各発電方式の原理を調べましょう。

12中国電力の最新鋭高効率石炭火力発電

三隅2号機石炭火力発電所（改造工事中：2022年度完成予定、100万ｋW)

13中国電力は次世代火力発電開発中

大崎クールジェン（株）石炭ガス化燃料電池複合発電所（中国電力・電源開発）、17万ｋW、完成2023年2月

14中国電力の原子力発電

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島根原子力発電所（沸騰水型軽水炉）
1号機（46万ｋW):廃炉工事中
2号機（82万ｋW)：2023年度再稼動予定）
3号機（137.3万ｋW)：建設中

完成予想図

上関原子力発電所（改良型沸騰水型軽水炉）
1号機（137.3万kW)：計画中
2号機（137.3万ｋW)：計画中中国電力の再生可能エネルギー発電

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宇部太陽光発電所（3000kW）

俣野川発電所（120万ｋW)
海田バイオマス発電（株）
木質チップ混焼（11.2万ｋW)

地熱発電
中国地方には無い（？）

長門市の風力発電（1950kW）

水力発電の仕組み

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Q:何のエネルギーで発電するのでしょうか？

太陽光発電の仕組み
Q:何のエネルギーで発電するのでしょうか？

18

風力発電の仕組み
Q:何のエネルギーで発電するのでしょうか？

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Q.再生可能エネルギーの中国リスクとは？ 20
A.①太陽光パネルの世界シェアの80％は中国。日本はわずか１％。
日本の2019年太陽光パネル輸入総額約2600億円の80％は中国製。
②風力発電(陸上＋洋上）も中国が世界シェアの3/4。今後拡大する日本の洋上風車も中国製で占められる可能性大。
③国内の太陽光発電や洋上風力事業主体に中国の電力会社がなるケースが増えている。国富の流出と軍事安全保障上問題。
④鉱物資源についてはIEA「クリーンエネルギー技術に不可欠な鉱物資源の制約」（2021年5月）によれば、・再エネ拡大（太陽光、風力、蓄電池、EVなど）のため2040年までに世界のリチウム消費量が現在の42倍、コバルトが21倍、ニッケルが19倍、レアアースが7倍になる。
・風力発電タービンやEVモーターの永久磁石製造用レアース（ネオジムなど）供給量の90％は中国が支配、日本は10％。
・蓄電池に不可欠なリチウム、コバルト、ニッケルの鉱山は南米、豪州、アフリカ、インドネシアなどだが、精錬分野は中国がそれぞれ60％、70％、35％を占める。

地熱発電の仕組み
Q:何のエネルギーで発電するのでしょうか？

21

火力発電の仕組み

22

Q:何のエネルギーで発電するのでしょうか？

原子力発電の仕組み
Q:何のエネルギーで発電するのでしょうか？

中性子

核分裂
ウラン235中性子

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火力発電と原子力発電のエネルギーの違い 24【火力発電＝化学反応エネルギー】
石油や石炭は炭素や水素が酸素と化学反応し燃焼。
石油1グラムで42キロジュール、石炭1グラムで27キロジュールの熱量発生。
【原子力発電＝核分裂反応エネルギー】
ウラン235に中性子が吸収し 核分裂し熱エネルギーを発生。
アインシュタインの特殊相対性理論「質量がエネルギーに変換」

E＝ｍｃ２
E:熱エネルギー（cal=4.18J、J=kgm2/s2)、ｍ：消失質量（ｇ）、Ⅽ:光の速度=3×10８m/ｓ
ウラン235の1グラムで86.4メガジュールの熱量発生。（約1メガワット・日）

ウラン235の核分裂エネルギーは石油の約200万倍、石炭の約300万倍という膨大なエネルギーを発生する。

原子力発電と再エネ発電の必要敷地面積比較 25

宇部市の宅地面積の約2倍

宇部市の全面積の約1.3倍

コラム 原子力発電の負の側面、放射能

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放射線、放射性物質、放射能の違い＜シーベルトとベクレルの違い＞◇シーベルト（Sv）は人間が放射線を受けた時の影響を表す。
◇ベクレル（Bｑ）は放射性物質から発生する放射能の強さを表す。

コラム 自然界から受ける放射線被曝量27

合計すると１年間に2.4ミリシーベルトの放射線を受けている。
宇宙から
0.39
ミリシーベルト
体
大地から
外
0.48
ミリシーベルト から
食物から
0.29
ミリシーベルト

呼吸による
空気中の放射線

体内に

1.26
ミリシーベルト

インド・ケララ、イラン・ラムサールやブラジル・ガラパリは大地からの放射線量が10ミリシーベルト以上あるが、健康影響は見られない。
日本人は1年間に2.1ミリシーベルトの自然放射線と3.9ミリシーベルトの医療放射線、合計6ミリシーベルトの放射線を受けている。

コラム

放射線利用の色々28

28

コラム 放射線は正しく怖がることが大事

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自然界には放射線が満ちている◼ 放射線は五感では分からないが、精度良く測定できる。
◼ 人体への悪影響のあるレベルを超えない厳格な管理をしている◼ 放射線の性質（距離、遮蔽、時間）を活用して、被曝防護が出来る◼ 放射線は日常生活で利用され役に立っている◼ 薬は適量で効果を発揮、度を越すと毒になる
放射線も同じ◼

目次
第１章 エネルギーとはなにか？
身の回りのいろいろなエネルギー、エネルギーの単位
エネルギーの種類、発電の種類
色々な発電の仕組み
第２章 S+３Eについて学ぶ
S:原子力の安全性
E１:エネルギー自給率
E２:経済性(発電コスト）
E３:環境（ライフサイクルCO２発生）
第３章 世界と日本のエネルギー消費
エネルギー利用の変遷と文明の発達
世界と日本のエネルギー消費の推移、将来核燃料サイクル、高レベル廃棄物地層処分について学ぶ30

エネルギーを考えるときに大切なこと

31【S+３Ｅ】

S

E1

E２

安全性
Safety
E３

安定供給
環境
経済効率
（自給率が高い）（コストが低い） （CO2が少ない）
Environment
EnergyEconomic
Efficiency
SecurityS：原子力発電所の自然災害時、事故時の安全対策（新規制基準）32

Q.2011年3月11日の東日本大震災時の東電福島第1原子力が水素爆発、炉心溶融した原因は地震か、津波か？

Q.原子力発電所に事故が起きたときに環境に影響を及ぼさないように設計することは不可能なのか？
A.可能です。

33

E1:エネルギー自給率

34「自給率」とは、国内で消費される物の内で自ら生産や産出し供給している割合。エネルギーは万一外国から輸入できなる事態を想定し、自国内で供給できる割合。カロリーベース。

2030年目標:30％

Q.原子力はウラン燃料が輸入なのになぜ自給エネルギーなのか？
Q.山口県のエネルギー自給率は？

コラム

食料自給率

目標:2030年45％

Q.日本の食料自給率を上げるにはどうしたら良いでしょうか？
Q.山口県の食料自給率は？

35

36

２０３０年目標：５８％

37

2030年電源ミックス目標（第6次エネルギー基本計画）

Q.中国地方（５県）の現在（2019年度）の一次エネルギー供給および電源構成は？

既設原子力の再稼動状況
４基

３基

2030年までに27基再稼動すれば20％
達成

38

39

Q.原油の約90％を中近東に依存しているが、どんなリスクがあるか？またその対策として備蓄しているが、何日分あるか？

E2:経済性（発電コスト）の比較■2030年の発電コスト（円/kWh)：検証WG（2021年7月）結果
単体コスト 再エネ（太陽光・事業用）11.2～原子力11.7
燃料再処理、最終処分、廃炉も含む■太陽光・風力（自然変動電源）の大量導入により、電力需給バランスの為に揚水発電、火力バックアップ、送電線追設など追加コスト発生。
統合コスト（システムコスト）
再エネ18>原子力1440

電気料金の推移
全国平均（2010年～2020年）

電気料金1年で3割高 東京電力8月分、12カ月連続値上げ日経新聞2022/6/16

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要因１：燃料の価格

ロシアのウクライナ侵略後に急高騰

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国内産業用電気料金比較

Q.9電力で最も電気代が安い電力会社は九州電力で、北海道電力より２８．３％、東電より２３．４％、中国電力より８．９％安い。何故九電は安いのか？

43要因２：再エネの固定価格買い取り制度

44

コラム

電気料金の国際比較

45

減免

Q.日本の電気料金は世界一高く、企業の国際競争力の観点から好ましくない。電気料金を下げるにはどうしたら良いか？

E3:ライフサイクルＣＯ２排出量の比較

ゼロエミッション電源

原子力は太陽光や風力よりもCO2排出が少ない。

46

日本の石炭火力発電のCO2排出は少ない 47

三隅2号機
大崎クー
ルジェン

再エネ、原子力、火力の比較・評価

48■３電源の強み（青字）、課題・リスク（赤字）を比較します。
再エネ(変動再エネ)
原子力
LNG(CCUS)
太陽光パネル、風力発
国産エネルギーとして国内国産エネルギーとして優
国益 電機導入について中国
炭素貯留の開発が鍵(海外位リスク大。国産化が鍵依存リスク最小化)
再稼働プラントの安全性 安全なCCUS貯留技術開発
安全性 安全な廃棄物処分が鍵は実証済み
が鍵変動性の解決に蓄電池、安定ベースロード電源と安定供給需給調整に不可欠
BU電源が不可欠
して優位
発電コスト、追加コストの低コスト化（CCUS開発）が経済性低コスト電源として優位
大幅低減が鍵
鍵
脱炭素化（CCUS開発）が脱炭素 優位
優位
鍵国民理解 優位

核燃料サイクルも含め、安定電源として定着
国民理解獲得が鍵Q.2050年に向けて調和電源ミックスを考える 49■ 各電源の「強み」と「課題」
電源「強み」の活用

再エネ ・自給率向上の為最大限活用
・太陽光・風力は35%が限界

課題
・洋上風力の国産化（中国リスクの回避）
・大容量蓄電技術の強力推進
・大幅コスト低減

・クリーン＆準国産電源
・世界レベルの技術保有
・「人材」が資源・再稼働加速、稼働率90%・80年運転の実現
・2050年までに大型軽水炉28基新設が必要
・規制改革：科学的・合理的規制へ改革
・国民の理解促進・バックエンド問題の解決

火力 ・再エネBU電源として不可欠・世界最高技術の活用

・火力の長期活用方針明確化
・安全・大容量CO2貯留技術と適地の国内開発・低負荷(20％)運転技術開発、費用負担明確化

原子力

資源貧国の日本としては、各電源の強みを生かし、電源の多様化の観点からも、３電源を調和させた電源構成が理想的である。

太陽光発電導入に伴う電力需給調整と経済性50
太陽光発電は出力は天候に左右され、需要に応じて出力調整できない。大量導入すると左図のように昼間は需要を超え朝夕は需要を下回る。そこで昼間は火力発電の負荷を下げたり、揚水発電で下池から上池へ汲み上げたり、蓄電池に充電などをする。朝夕の電力不足には揚水発電（上池から下池へ）したり、火力発電を焚き増しする。

需要調整に伴う追加コストの評価結果
左図。蓄電池方式（左グラフ）は太陽光発電の電力を有効に活用出来るが費用が膨大。出力制御＋火力バックアップ方式（右グラフ）が良い。しかし、変動再エネ20％（横軸）を超えると電気代1.5倍以上になり、製造業にとって好ましくない。変動再エネ20％、安定再エネ12％加え、再エネ32％が適切。

2050年の調和電源ミックス

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目次
第１章 エネルギーとはなにか？
身の回りのいろいろなエネルギー、エネルギーの単位
エネルギーの種類、発電の種類
色々な発電の仕組み
第２章 S+３Eについて学ぶ
S:原子力の安全性
E１:エネルギー自給率
E２:経済性(発電コスト）
E３:環境（ライフサイクルCO２発生）
第３章 世界と日本のエネルギー消費
エネルギー利用の変遷と文明の発達
世界と日本のエネルギー消費の推移、将来核燃料サイクル、高レベル廃棄物地層処分について学ぶ52

コラム 人類の文明発展とエネルギー利用 53
人類とエネルギーのかかわりは、数百万年前の「火の発見」から始まり、18世紀の動力革命以降はエネルギー消費量が急増し、文明が発展してきた。

53

日本の明治維新後のエネルギー消費54

54

世界の一次エネルギー消費量の推移

55

化石燃料割合83%

世界のエネルギー消費量は年代の経過とともに増加しているが、石油消費については先進国における代替エネルギー（原子力等）の積極的利用により、増加傾向は緩和。

日本の一次エネルギー供給実績

化石燃料割合 ８４．８%

日本の一次エネルギー供給量は経済成長にも拘わらず省エネなどにより近年ほぼ一定。福島原子力事故以降は化石燃料依存度が高い。

56

電源別発受電電力量の推移

57

火力発電依存度：福島事故前約60％⇒現在７6％！

2011年の東日本大震災以降、原子力発電所の停止に伴い、天然ガス（LNG）、石炭等による発電の割合が増加している。2012,2013年の火力発電依存度は約90％ 過去最高！

我が国の電源構成の推移（供給）

58

58 58

日本の原子力発電50年の歩みと時代区分

1990年代ABWR、APWR

1980年代国産化完了

1960年代米国と技術提携

原子力建設ラッシュ/事故・事件頻発
石油危機

TMI2

チェルノブ
イリ事故

ルネッサンス

懺悔/復興
福島第一事故59天然資源の確認埋蔵量比較60■石油は50年前もあと50年と言われたが今でもあと50年と言われるのは、価格が高騰し需要があれば掘削に投資できるから。
■頁岩（シェール）に含まれる石油や天然ガスを採掘する技術開発により米国で大量に生産され、米国は資源輸出国に。
■石炭は地球上に広く存在する資源で埋蔵量はまだ数百年ある。
■化石燃料は有限であり、いずれは枯渇する運命。
■ウランは使用済み燃料を再処理し得られたプ
ルトニウムを高速増殖炉により更にプルトニウ
ムが増殖され約3000年分の燃料に出来る。

エネルギー資源の長期的消費量61？

これまで人類が頼ってきた化石燃料のエネルギー消費の内石油、天然ガスは 2020～2030年にはピークとなり、需要とのギャップが大問題になる。石炭も2000年後半にはピークとなり、21世紀後半は非化石燃料として原子力、再生可能エネルギーに頼るしかない。

核燃料サイクルと地層処分について学ぶ

62

使用済み燃料を再処理しプルトニウム、ウランを回収、純国産燃料になる。
回収できない高レベル廃棄物の量は僅か５％となり、地層処分が楽になる。

地層処分地のイメージ図

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地上施設が1～2km2程度、地下施設が6～10km2程度、坑道の総延長は200km程度。青函トンネルの4倍の工事、ハイテク技術活用

地層処分の立地を決めるまでQ.地層処分の立地がなかなか進まないのは何故でしょう？
問題を解決するにはどうすれば良いでしょうか？

64

コラム

世界の潮流は原子力発電推進

韓国は原発推進に転換。
ベルギーは延期。
■中国、ロシアが最も積極的に国内建設、また外国輸出。
32■米国は60年運転から80年運転へ。SMR開発に政府、民間、地方自治体積極的。
また、W社がウクライナ、インドなどにAP1000（120万ｋW)輸出計画中。
■フランスは20年ぶりに160万ｋW・PWR（EPR2）6基＋8基建設表明。英国、インド、ウクライナにも輸出計画。英国も建設中。ポーランドなど東欧も計画中。

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【付録】 技術者に期待するもの

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チャレンジ精神成長への意欲異文化への柔軟さ
進取の気性 等
社会貢献

技術者への志科学技術向上
技術者倫理 等
技術志向

ものづくりへの情熱

課題に取り組む粘り強さ
工夫を生む創造力 等

土台：確かな基礎学力
MHI Copyright Reserved

大学・高専等
教育機関に期待すること

【付録】 社会にとって魅力の若者像
新しいことへチャレンジする
自己主張や他人とのコミュニケーションの能力 共同作業を苦にしない。
地元行事、スポーツ
健康で明るく前向きに物事を考える
基礎的学力を身に付けている、日本語、英語、仏語、郷土史なども仕事に情熱と熱意を持つ、仕事に対する確かな理念を持つ
常に社会の動きに目を向けている、世の中の動向に関心を持っている
１．勝者は、つねに問題解決に寄与する
敗者は、つねに問題を引き起こす
２．勝者は、つねに計画を持っている
敗者は、つねに言い訳を考える
３．勝者は、つねに「引き受けた」という敗者は、つねに「私と関係ない」という
４．勝者は、つねに解決法を考えている
敗者は、つねに問題点を指摘する
５．勝者は、つねに「難しいが可能だ」という敗者は、つねに「可能かもしれないが難しすぎる」という「竹内哲夫氏語録」より

67

68

エピローグ 化石燃料を消費尽くしたら？

69

地球上で何億年も前に植物や動物の死骸が化石となった化石燃料を人類は1700年代の産業革命以来僅か400年で消費尽くしてしまうだろう。その後はまた元の牛馬と薪に頼る原始人になるのだろうか？

70

ご清聴ありがとう、宇部高専生の益々の成長を期待しています！