COCN

風力発電の導入ポテンシャル● 陸上には風力発電を建設できる場所が少ないし、強い風が吹いている場所も少ない● 洋上は風が強く十分なポテンシャルがあるが、コストの課題が大きい

凡例︓年平均⾵速
陸上風力発電：1.18億kW（ FIT 17円）→
3,509億kWh （設備利用率34％）
洋上風力発電：1.78億kW→
6,163億kWh（ FIT 32円）
（設備利用率40％）

環境省：令和元年度再生可能エネルギーに関する ゾーニング基礎情報等の整備・公開等に関する委託業務報告書 及び、NEDO「洋上風況マップ」より

14

COCN

日本の沿岸では浮体式が必要● 日本周辺の海底は深い● 着床式の風力発電の開発規模は限られる

東北大学総合学術博物館HPより

15

浮体構造と係留方法の課題

NEDO「浮体式洋上風力発電技術ガイドブック」より

COCN

16

日本の洋上風力発電の導入状況

COCN

北九州市沖
令和元年運転開始
0.3万kW

出典：資源エネルギー庁ホームページより

17

COCN

風力発電のみで火力を置き換える場合● 15MW風車で19,300基 (1日２基ペース)の建設が必要● 290兆円の投資： 現状の建設コスト （１００万円/kW）

290GW

国産化しないと海外に流出

250
設
備
容量
GW

200
150
10050

三菱商事様の設備容量1.7GW

10GW

35GW

出典：NEDOホームページデータに加筆

18

陸上風車のコストダウンは大型化により達成

ロイター

2017年６月２７日

COCN

報道より

19

COCN

浮体式風力発電は浮体も巨大
福島県沖の洋上風力発電の解体現場（2021年撮影）
２MW風車浮体
変圧器浮体

６４m
２千t(風車＋浮体重量）/２MW ＝３３m
１t / kW 10万円/ kW

20

国内の風力発電メーカー相次ぐ撤退

COCN

2019年1月
日立製作所 風力発電の生産から撤退 生産はエネルコン（ドイツ）
2019年4月
日本製鋼
風力発電器の製造・販売から撤退

2020年10月
三菱重工
風力発電のベスタス(デンマーク）に生産を委ねる

撤退の背景：

欧州の積極的な風力発電開発で差が広がる
21

COCN

日本の原発の再稼働状況

再稼働１２基設置変更許可5基
審査中10基
未申請９基

電事連HPより

22

日本の原発の設備容量の推移

COCN● 日本の原子力発電は2010年の５４基から３６基に減少● 基本的な原発寿命は40年であり、2050年には既存炉は全て廃炉になる見込み● 20年の寿命延長しても一時凌ぎで、原子力技術の継承にはつながらずその後に課題

資源エネルギー庁HPよりhttps://www.enecho.meti.go.jp/about/special/tokushu/nuclear/nihonnonuclear.html

23

COCN

原子力発電のみで火力を置き換える場合● 100万kW原発で108基 (年5~6基ペース)の建設が必● 40兆円の投資： 現状の建設コスト （37万円/kW）
120

設
備
容量
GW

100
80
60
40
2001970

1980

1990

2000

2010

2018

2020

2030

2040

2050
24

COCN

福島第一原子力発電所事故からの教訓

25

福島第一原子力発電所事故からの教訓

COCN

福島第一原子力発電所事故の経過と教訓（東京電力）より

26

深層防護は独立した防護ではなかった

COCN● 津波侵入が全電源喪失を招き、冷却の喪失につながる● 冷却喪失で炉心溶融が生じて格納機能を劣化させた● 避難の過程において死亡者が発生
第１層
異常の発生の防止
第２層
異常から事故への進展防止

津波の影響を防ぐ（十分な敷地高さ、防潮堤、止水工事など）
核分裂の緊急停止（制御棒、ホウ酸水注入など）

第３層
事故の拡大防止

原子炉の冷却の維持（高圧注水、低圧注水、非常用復水器など）

第４層事故の影響緩和放射性物質の拡散防止（格納容器、フィルターベント、コアキャッチャーなど）

第５層
放射性物質による影響緩和

被ばくの抑制（避難、ヨウ素剤など）

27

津波の高さ想定

COCN● 津波高さは、波源の大きさ、向き、距離、海底地形を踏まえて推定● 複数の波源が時間差を持ってずれると、到達点では干渉による強弱が生じる● 隣接する場所でも津波高さに大きな差が生じている

参照︓「地球環境問題としての津波災害について」吉野 正敏筑波⼤学名誉教授
参照：https://honkawa2.sakura.ne.jp/4363.html

28

COCN

崩壊熱除去は長期の継続が必要

l 原子炉は核分裂の停止後も崩壊熱が発生し続ける10日後でも毎時6トン程度の水が必要（1号機）● 従来は電源なしで冷却可能な時間を８時間として設計→ 1号機の非常用復水器のタンクは１００t x ２個
● 2号機の原子炉隔離時冷却系は約３日間運転を継続したが、その停止後にメルトダウンした→ 本格的な冷却の回復に数週間掛かった
福島第⼀原⼦⼒発電所

X2
1号機の非常用復水器

原⼦炉停⽌後からの経過⽇数

２、３号機の原子炉隔離時冷却系

29

双葉病院「45人死亡」

COCN

l 停電と医療従事者の不足により、医療依存度が高い患者に対する医療レベルを維持できなかった
l 放射性物質の拡散で、自衛隊が迅速に対応できなかった
l 混乱の中、病院、町、オフサイトセンター、自衛隊の間で的確な情報共有ができなかった

療養棟

管理棟

病棟

入口

東洋経済Online 記事より︓

https://toyokeizai.net/articles/-/648213?page=230

COCN

浮体式原子力発電所の特徴
l 円筒形状の浮体構造物と原子力発電設備を組合せ（MIT考案）
l 既存技術の組合せにより、安全性を高めつつ早期に実現させる

l 発電を目的とし、原子力船とは異なり自走能力は持たない→ ある海域に係留し発電する
l 海外の船舶型と異なり円筒形状の浮体は揺れにくい

円筒形状の浮体構造物

Ref. Sevan SSP社ホームページ

原⼦⼒発電設備

浮体式原⼦⼒発電

Ref. Nuc. Tec., 194, 1(2016).

31

世界の浮体式原子力の開発状況(参考) 世界の浮体式原⼦⼒の開発状況
原⼦炉型

アカデミック・ロモ
ノソフ(KLT-40S)

PWR

OFPU

PWR

ACP100S

出典︓
ü Nadezhda Salnikova, SMR Based Floating Solutions: Design and Specific BANDI
ü Peter Lobner, Chinaʼs CGN ACPR50S Floating Nuclear Power Plant (FNPP) Concept
ü Peter Lobner, Chinaʼs CNNC ACP100S and ACP25S Floating Nuclear Power Plant (FNPP) Concepts
ü B.J.Lee, BANDI-60: Technology Features and Deployment Pathway
ü Jean-Jacques Ingremeau, Flexblue® core designü Mateusz Pater, Molten salt revisited: the CMSRü 薮内 典明, JAERI-Research 2000-63
ü JAEA, 原⼦⼒船「むつ」

電気出⼒(MWe)

研究/開発

70

ROSATOM

100ROSATOM

PWR

125CNNC

ACPR50S

PWR

60CGN韓国

BANDI-60

PWR60

KEPCO E&C

フランス

Flexblue

PWR

160

AREVA,CEA,EDF

デンマーク

CMSR

溶融塩炉

200~800(100*2~8基)

Seaborg
Technologies

アメリカ

OFNP

PWR

300~1100

MIT

OFNP

BWR/PWR

300~1350

COCN（旧) 浮体式
原⼦⼒発電所

BWR/PWR

1100

JAEA

(旧) むつPWR(36MWt)

JAEA

ロシア

名称

(RITM-200M)(35*2基)(50*2基)

COCN

イメージ

中国

⽇本

32

COCN

産業競争力懇談会での検討体制
原⼦⼒関係企業• 東芝エネルギーシステムズ• ⽇⽴GEニュークリア・エナジー• 三菱重⼯業• 三菱電機• IHI• ⿅島建設、清⽔建設• ⽇揮• 原燃輸送• 関⻄電⼒、中部電⼒、⽇本原⼦⼒発電• スタズビック・ジャパン、元EDFジャパンの⽅• 発電設備技術検査協会

造船関係企業• 三菱造船• ⽇揮（海洋事業関係者も参加頂ている）• 清⽔建設（同上）• ジャパンマリンユナイテッド（IHIのサポートとして参加頂いている）

⼤学・研究機関他• JAEA、電⼒中央研究所、エネルギー総合⼯学研究所• 東京海洋⼤学• 早稲⽥⼤学• 東京⼤学• 東京⼯業⼤学• 京都⼤学• 名古屋⼤学• ⻑岡技科⼤• イリノイ⼤学• ⽇本原⼦⼒産業協会• 三菱総合研究所• ⽇本電気• ⽇本保全学会

東電グループ• 東京電⼒ホールディングス• テプコシステムズ• 東京エネシス• 東京パワーテクノロジー• KK6安全対策共同事業株式会社

TEPCO

33

COCN

福島第一原発事故の反省を踏まえて● 津波高さは想定が難しく、建屋が浸水し全電源喪失に至った→ 浮体にすることで津波をやり過ごす● 全電源喪失時に冷却を継続できる時間が短すぎた（3日でも不十分）→ 海水との熱交換で動力なしで冷却を継続する● 高齢者や病気の方が避難時に亡くなられた（４０名以上）→ 事故時の住民の方の緊急避難を不要にする
30km程度（法律で要求される避難計画策定範囲に居住区域なし）

浮体式
原⼦⼒発電

海
出⼒30万 kWの場合
直径︓45 m、⾼さ︓73 m
排⽔量︓72,000 ton

⽔深200〜500m

34浮体にすることで津波をやり過ごす

COCN● 沖合に設置する程、水深が深くなる → 津波高さは低くなる● 船と同じ様に津波を乗り越えることができる

35

海水との熱交換で動力なしで冷却を継続可能

COCN● 電源がなくても手動のバルブ操作で起動可能● 周囲に存在する海水を利用して半永久的に冷却を継続

海⽔を利⽤し、プールで海⽔蒸気を凝縮
プール
原⼦炉

格納容器

36

事故時の住民の方の緊急避難を不要にする

COCN● 30km沖合に係留することで、緊急に避難が必要な区域内に住民がいない● 航行中の船舶は事故の警報を受けて自力で速やかな避難が可能
川俣町
12⼈

合計︓約7.3万⼈
飯舘村
2430⼈

南相⾺市
5713⼈

葛尾村
105⼈

浪江町、17793⼈
双葉町、6884⼈

⽥村市
2997⼈

福島第⼀原⼦⼒発電所
⼤熊町、11363⼈
川内村
2997⼈

富岡町、15480⼈
楢葉町、7800⼈

オフサイトセンター
双葉病院
東⽇本⼤震災・東京電⼒福島第⼀原⼦⼒発電所事故による避難⼈数（2011/3/25 8時時点）[1][1] 福島県災害対策本部「平成23年度東北地⽅太平洋沖地震による被害状況即報（第64報）」 より作成

37

COCN

地震の影響も軽減可能● 水平地震動は水中では伝播しない（垂直地震動は伝播）
宮城県遠田郡湧谷町新町
2011/03/11 14時46分30秒〜

南北方向加速度東西方向加速度垂直方向加速度
NS EW（⽔平地震動）

UD(垂直地震動）

震源38

集中した製造拠点（造船所）で製造

COCN● ドックで集中製造し、製造品質が向上

・遠隔地で建設するのはコスト面でも負担大● 既存の陸上原発と同等の費用で建設可能
・海底送電線は陸上送電線と同程度のコスト
・陸上原発の耐震強化やテロ対策設備の費用を加味すると洋上が有利

浮体式原子力• 浮体構造物の建造費：• 海底送電線30kmの建設費：
陸上の原子力• 土木建屋関係の建設費:

390～560億円
304～475億円
825～1375億円

0.3t / kW
39

COCN

テロ攻撃にも防御が堅い
l 本体が二重船殻構造で強固に作られている
l 魚雷や爆発物を積載した船舶は、魚雷防御網で接近を阻止できる
l 潮流や風により多少位置が動くので、飛行物体等による攻撃がしにくい

上部甲板の対テロ装甲

⼆重船殻構造⽔雷防御網MITで検討された防護層[1]核セキュリティ対策の⼀例[1] J.Conway et al (MIT), " Security and the Offshore Nuclear Plant (ONP) Security Simulation Testing and Analysis of the Multi-Layer Security System“.

40新たなリスクが懸念された場合には移動できるCOCN● 新たな自然災害のリスクが見つかった場合→

タグボートなどで曳航してリスクのない場所に移動する● 投資リスクの抑制に繋がる
陸上の原子力発電所では、原子炉直下に新たな活断層が確認された場合、廃炉となる。
例えば、海底⽕⼭

タグボートで曳航して移動

41

浮体式原子力の運用海域の候補（領海の観点から）

COCN【選定条件】
・プラントの30km圏内に陸地を含まずかつ領海内に設置できる・大型船禁止区域（プラント15km圏内）が領海内に収まる・設置場所の水深が100m以上

海洋状況表⽰システムより42海外への輸出が容易になる

COCN

l 東南アジアは津波や地震が多く、陸上の原発輸出は難しい
l 日本で製造して曳航して行くことができる（青丸、赤丸は地震、黄色の線はプレート境界、黄色の三角は火山）

43

部門別CO2排出量の割合

COCN● 発電のゼロエミッション化は４割の解決策● 自動車、家庭、商業・サービスは電化によりゼロエミッション化の流れ● 工場の熱源電化などを加えると必要な電力量は倍増

出典：温暖化ガスインベントリオフィス

44

浮体原発電で水素製造・データーセンタに電力を供給

COCN● 発電のゼロエミッション化は４割の解決策● 自動車、家庭、商業・サービス、工場の熱源電化により必要な電力量は倍増以上● 電化が難しい領域も多い（航空、船舶など）● 洋上に化学プラント船・データセンターを配置して浮体原発から電力を供給

安定なゼロエミ電源の確保
化学プラントの⽴地点確保
安定なゼロエミ電源の確保
地震等の災害抑止

45

COCN

初号基の開発スケジュールl 基本設計＝3年、詳細設計＋許認可＝4年、14.5年を要すると評価
l 方式認定方式により、後続号機の許認可が短縮でき、量産化が可能

0年

1

2

基本設計

3

45年

67

8

910年

1112131415年

量産化が可能詳細設計
関連法規整備

審査
基準
整備

規制審査
（型式認定）

環境アセス
建造
試運転

46

COCN

今年度から基本設計に着手
l 設計主体の新組織（スタートアップ）を組織し基本設計に着手→ 要求仕様確立、浮体構造の具体化、原子炉系配置レイアウト
l 開発を通じて高齢化する技術者から若手技術者への技術継承を図る→ 建設経験のある原発技術者OBと学生の共同作業
学生にはJOB型インターンシップを活用した参画を期待
2023年度〜

2026年度〜

2033年度〜

2036年頃

建設経験者OBと詳細設計の着⼿建造開始

発電開始

⼤学院学⽣で共同開発

許認可取得

基本設計

型式認定

47

48

ご清聴ありがとうございました