ヨンキン知事は小型のモジュール式原子炉を望んでいる。 それは一体何でしょうか？

ルイーザ郡にあるドミニオン・エナジーのノース・アンナ原子力発電所。 (ネッド・オリバー/バージニア・マーキュリー)

共和党のグレン・ヤングキン知事は2カ月以内に、特に今後10年以内にバージニア州南西部で小型モジュール型原子炉を稼働させることによって、バージニア州が核技術利用のリーダーになることを望んでいることを明らかにした。

同氏は、10月初旬に全バージニア州知事に法律で作成が義務付けられている文書である州全体のエネルギー計画を発表した際に、新たな焦点を初めて発表した。 その後、彼は、エネルギー革新の取り組みに 1,000 万ドルの基金を提案し、その半分を SMR の導入に充てることを提案しました。

ヤングキンのエネルギー計画を批判する人々は、すでに導入可能で拡張可能な再生可能エネルギー技術と比較すると、小型モジュール型原子炉は初期段階にあるとすぐに述べた。

原子力発電は何十年も前から存在していますが、SMR は新たに登場した先進的な技術であり、最初の 3 つは 10 年末までに国内のさまざまな地域に配備されると予想されています。

バージニア州では長年にわたり2つの従来型原子力発電所が稼働しているが、小型原子炉はその機能と使用する燃料の点で独特である。 しかし、廃棄物、運用要件、コストなど、核技術に伴う懸念の多くは、SMR にも付随しています。

全米規制事業委員会の委託を受けた8月の報告書によると、SMRは工場で製造して現場に設置できるという意味で、原子力発電の「プラグアンドプレイ」形式となるように設計されているという。

現在の国内の大型原子炉の多くは 300 から 1,000 メガワットを超える出力を生成するように建設されていますが、SMR はベースロード容量で 20 から 300 メガワットの電力を生成することを目的としています。 従来のリアクターモデルの約 1% のサイズで、1 ～ 20 メガワットの電力を生成するマイクロリアクターもあります。

ヤングキン、小型モジュール式原子炉への資金提供を提案

原子炉は、核分裂、つまり原子同士の衝突によって熱を発生します。 このプロセスは、ウランペレットを充填した棒の燃料集合体を使用して実行されます。

ウラン原子は簡単に分裂できます。 原子が分裂すると、放射性同位体が生成されます。 ウランは世界中の岩石によく見られますが、原子力エネルギーの生産に使用される特定の種類のウラン 235 はまれです。

熱が発生すると、その熱を利用してタービンを回転させ、主に沸騰水型原子炉または加圧水型原子炉という 2 つの方法で発電します。 前者では、水を沸騰させて蒸気を生成します。 後者では、高圧で炉心を通過する水の一次ループから低圧の第二ループに熱交換することによって蒸気が生成されます。

従来の反応器はプロセスに水を使用しますが、SMR のような先進的な反応器では、溶融塩、ナトリウムや鉛などの液体金属、またはヘリウムや二酸化炭素などのガスを使用できます。 これらのアプローチにより、より高い温度での動作が可能になり、効率が向上し、放射性廃棄物が減少する可能性があります。

米国エネルギー省のアリス・カポニティ次官補によると、SMRは従来の原子力よりも効率的であることに加え、オペレーターを必要としない特定の安全機能を提供するため、連邦政府によって支持されているという。

SMR は、かつては米国で採掘されていましたが、現在は主に国際的に調達されている鉱物である濃縮ウランを使用して動作します。 NARUCによると、2020年には米国の原子炉向けウラン購入の4分の1強がカナダとカザフスタンからそれぞれで、さらにロシアから19％、オーストラリアから13％、ウズベキスタンから9％となった。

2011年の福島原発事故により、多くの新規原子炉プロジェクトが中止され、世界的なウラン供給過剰が生じた。 天然ガスや風力などのエネルギー源の競合により、米国のいくつかの鉱山会社が操業を永久に停止することにもなりました。

現在、米国で操業しているウラン鉱山はワイオミング州で 2 つ、ユタ州で操業している工場が 1 つ、ニューメキシコ州で操業している濃縮工場が 1 つだけです。 NARUCによると、オハイオ州にある原子炉用の燃料を適応させる転換プラントが来年再稼働する予定であることがわかった。

現在の原子力艦隊はいわゆる「低濃縮ウラン」に依存しているのに対し、SMR のような最新型原子炉は「高分析低濃縮ウラン」、つまり HALEU に依存しています。 このタイプの燃料にはウラン濃度が高く、原子炉の効率的な運転が可能になります。 現在、ロシアは商業的に利用可能な HALEU 濃縮能力を備えている唯一の国です。

米国エネルギー情報局によると、ウランペレットが束になって燃料集合体を作る棒に積み上げられると、トラックで原子炉サイトに輸送され、集合体は必要になるまでゴミ箱に保管される。 この時点ではウランの放射性は軽度に過ぎません。

バージニア州に2基しかない原子力発電所を運営するドミニオン・エナジーは、2022年の統合資源計画の中で、同社が2032年までに小型モジュール型原子炉を自社の原子力発電所に追加する意向であると述べた。

ドミニオン社の原子力通信・メディア担当マネージャー、スコット・ミラー氏は、「現時点でのあらゆる兆候は、将来のSMR用のウランが、既存の艦隊にウランを供給するのと同じサプライチェーン源から供給されることになるだろう」と述べた。

バージニア州に本社を置くライトブリッジは、標準的な燃料が必要とする温度よりも低い温度で動作できる先進的な核燃料源の開発に取り組んでいる。

核燃料は、安全に放射性崩壊と冷却を可能にするために使用後に処理されなければなりません。

NARUCの報告書には、そのプロセスが燃料を水冷プールに約5～7年間保管することから始まると詳述されている。 その後、保管のために大きなコンクリート製のステンレス鋼のコンテナに輸送されます。

米国には使用済み核燃料の永久保管庫がないため、キャスクは現地で保管しなければならない。 ドミニオンのエネルギー核プロセスのビデオでは、燃料が大きな構造物に貯蔵されていることが示されています。

「サリーとノース・アンナは50年間、使用済み核燃料を安全に保管してきた」とミラー氏は語った。

ネバダ州ユッカマウンテンで使用済み燃料を永久貯蔵する計画は、州の反対により中止された。

「これまでに生産した燃料はすべて、高さ3メートルのサッカー場の大きさに収まる可能性がある」とカポニティ氏は語った。

しかし、ブースターはSMRの効率を宣伝する一方で、ある研究論文では、ブースターが生成する廃棄物は従来の原子炉で生成されるものよりも「大量で化学的/物理的に反応性が高い」と結論付けている。

DOEの広報担当者は、燃料の最終処分システムと将来の使用済みSMR燃料の処理方法に関する作業が進行中であると述べた。

連邦政府は、10年末までに小型モジュール型原子炉を稼働させるために3社と契約を結んだ。

これらには、アイダホ州のニュースケール社の軽水炉、ワイオミング州のテラパワー社のナトリウム冷却炉、ワシントンのX-エナジー社のガス冷却炉が含まれる。 2029 年までにすべてが稼働する予定です。

バージニア原子力エネルギーコンソーシアムの報告書によると、同州にはエンジニアリング、製造、セキュリティ、人員配置、インフラストラクチャーなどに取り組んでいる民間の原子力事業が60社以上ある。 そのうちの 1 つは、リンチバーグに本拠を置く BWX テクノロジーズで、10 年代の終わりまでにカナダで GE 小型モジュール型原子炉の建設に携わっています。

ヤングキンの目標達成に同社がどのように関与するかは不明だと、社長兼最高経営責任者（CEO）のレックス・ゲヴェデン氏はマーキュリーとのインタビューで、「原子炉もアーキテクチャも技術タイプの選択もまだ行われていない」と述べた。 しかし、それはサプライチェーンのどこかにあるだろうと彼は付け加えた。

こうした計画にもかかわらず、天然資源防衛評議会の原子力・気候・クリーンエネルギー計画弁護士のジェフ・フェタス氏は、バージニア州で10年以内にSMRが稼働できるかどうかは懐疑的だと述べた。

フェトゥス氏は、「より安く、より安全で、より速く、よりクリーンな再生可能エネルギー」との競争を考慮し、「特に、この10年あるいはおそらく来年も自由市場の能力で稼働するとは考えていない」と述べた。

NARUCは、SMRの資本コストは他の新型原子炉や従来型原子炉の資本コストよりも安く、1キロワット時あたり約5,969ドルであるのに対し、それぞれ約6,432ドルまたは7,740ドルであると推定している。

さらに、原子力は太陽光や風力に比べて必要な面積がはるかに少ないため、廃止された石炭火力発電所を SMR に再利用することで節約が可能になります。

NARUCの報告書は、「現在開発中の新型原子炉の設計の多くは、原子炉を冷却するために水を必要としないため、近くの川、湖、海からの水の利用や利用に制約されない」と付け加えた。

しかし、SMRは化石燃料プラントよりも運営コスト効率が高いものの、サウスカロライナ州、ジョージア州、アイダホ州での最近のプロジェクトに関連するコストが懸念を引き起こしている。

NuScale は、メガワット時あたり 58 ドルで発電できると言っていますが、SMR の電力コストはメガワット時あたり 200 ドルに達する可能性があると推定する人もいます。

ゲヴェデン氏は、先進的な原子炉プロジェクトは「最初は風力や太陽光ほど安価ではないかもしれないが、プラントの耐用年数にわたって評価すると競争力が高まる」と認めた。

それでも、NRDCのバージニア州政策ディレクター、ウォルトン・シェパード氏は、SMR技術はまったく必要ではないと述べた。

シェパード氏は、「最も暑い夏の日でも、必要量を20％上回る余剰生産能力が残っている」と述べた。 「すでに満たされているニーズを満たすために、現在存在しない電力技術を追求する必要があるという考えは、街角の食料品店まで車で行く火星宇宙船を建造するようなものです。」

このストーリーは、Alice Caponiti の名前のスペルを修正するために更新されました。

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チャーリー・ポーリン、バージニア・マーキュリー、2022年11月7日

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Charles Paullin は水星のエネルギーと環境について取り上げています。 彼は以前、シェナンドー・バレー北部のノーザン・バージニア・デイリー紙とコネチカット州中部のニューブリテン・ヘラルド紙で働いていました。 アレクサンドリア出身のチャールズは、当初はスポーツの取材を希望してハートフォード大学を卒業しました。 彼は、犯罪、地方自治体、州の政治に関する報道で、バージニア州記者協会賞をいくつか受賞しています。