核融合炉の開発が、万が一、成功すると仮定して・・・

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洋上風力発電・核融合発電システム　－　九州大学＆ITER

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フロントエンドシステム

9/10/2008

洋上発電

島国ニッポンにとって、洋上発電はカギ。島国イギリスにとっても、同様？

九州大学・洋上発電

http://www5.sdp.or.jp/policy/policy/electoric/electoric_hybrid01.htm

Aoyagi YoSuKe

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（出典）

http://business.nikkeibp.co.jp/article/manage/20080905/169714/

英国の洋上風力発電が着実に伸びている。今年末にはこれまで洋上風力をリードしてきたデンマークを抜き、世界最大の洋上風力大国になりそうだ。昨年夏に洋上で稼働し始めた世界最大の5000kW風車も順調だ。

（文／金子憲治＝日経エコロジー）

英国では現在、定格出力で40万kWの洋上風力発電設備が稼働しており、さらに40万kWが建設中だ。

加えて、スコットランド沖を中心に、1件で100万kW規模の大型洋上風力開発プロジェクトが15件以上動いており、今年はさらに11の海域で洋上風力開発が認可された。2015年以降、こうした巨大プロジェクトが続々と立ち上がる見込みで、2020年までに全部で300万kW以上の洋上風力発電が稼働する計画だ。これが実現すると、原子力発電所3基分に相当する巨大な規模になる。

英北部スコットランド沖は欧州における洋上風力発電の潜在的な開発余地の25%が集中しているとされ、近い将来、風力開発のメッカになるのは確実。既に英国は今年中にデンマークを抜いて、世界最大の洋上風力発電能力を備えることになる。

英国は2020年までに1次エネルギーに占める自然エネルギーの割合を18% にする目標を掲げる。英国の中でもスコットランド政府は、同年までに自然エネルギーの割合を50%に高める挑戦的な目標を掲げている。自然エネルギーの中で最も期待が高いのが洋上風力発電だ。

洋上風力の開発案件が続々と動き出している背景には、技術的、制度的に追い風が吹いているからだ。

技術的に明るい話題は、昨年夏にスコットランドの沖合25kmに設置した1基で5000kWを出力する世界最大の風車が1年間、順調に動いていること。風力発電設備のさらなる巨大化も見え始め、経済性が一層高まる道が見えてきた。既に6000kWや7500kWの大型風車を設置する計画も進んでいるという。

バックエンドシステム


ITERは新エネルギー開発の超大型国際プロジェクトです。
　「ITER」は、国際熱核融合実験炉の意で、イーターと読みます。 ITER計画は、平和目的の核融合エネルギーが科学技術的に成立することを実証する為に、人類初の核融合実験炉を実現しようとする超大型国際プロジェクトです、ラテン語の道や旅という意味も兼ねる「ITER」には、核融合実用化への道・地球のための国際協力への道という願いが込められています。
　ITER計画は、2018年頃の運転開始を目指し、日本・欧州連合(EU)・ロシア・米国・韓国・中国・インドの七極により進められています。



http://www.naka.jaea.go.jp/ITER/

核融合とは

核融合とは、２１世紀半ばの実用化を目標に世界的に開発が進んでいる新しいエネルギーです。最近ナトリウム漏れを起して皮肉な形で有名になってしまった「高速増殖炉」と「核融合炉」を混同している方も時々いらっしゃるのですが、これらはまったく別のもの。太陽はもちろん、宇宙に輝くすべての天体は、水素、ヘリウムなどの核融合エネルギーで輝いています。核融合炉は、現在の原子炉のような高レベル核廃棄物を出さない人類究極のエネルギー源。核融合炉ができれば、核拡散問題からも、使用済み核燃料からの高レベル放射性廃棄物からも、開放されるでしょう。但し実用化にはまだまだ時間がかかります。しかし、「地上に太陽を！」という夢は、きっといつか実現するでしょう。

高速増殖炉は核分裂炉

高速増殖炉は、今動いている原子力発電炉と同様、核分裂を使う原子炉で、プルトニウムが燃料。まもなく実用化されるレベルにあります。核分裂では、分裂後は色々な元素ができます。何が出来るか分からないところが欠点です。つまり、その中には強い放射性の元素もあります。ウランやプルトニウムに中性子が当たると超ウラン元素というものもできます。これも非常に強い放射性元素です。これらが使用済核燃料からの高レベル放射性廃棄物となり、長期（数万年）に渡る安全な管理が必要になります。

現在の原子炉は極めて安全に設計されており、核分裂を用いた原子炉そのものは決して危険ではありません。そして、核分裂エネルギーは、もし核融合炉が実現しないなら、人類のエネルギー源として必須です。しかし、核分裂を使えば、上記高レベル廃棄物が大量に発生し、その管理を将来世代に押し付けることになるは避けられません。この問題のブレークスルーとなりうるのが核融合炉なのです。

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核融合炉の燃料は、ウランでもプルトニウムでもなく、水素です。反応そのものは太陽の中で熱を出している現象と同じなのです。
核分裂の時と異なり、核融合でできるものは決まっていて、安全なヘリウムです。風船に使われるあれです。中性子も出るので、炉心内部は放射化されますが、これは開発中の低放射化材料で解決するはずです。つまり、核分裂では反応そのものが高レベルの放射化物を作ってしまいますが、核融合はそうではありません。発生する中性子の処理さえ工夫すれば、放射性廃棄物のレベルは大きく下げられるのです。通常のステンレスで核融合炉を作った場合にはかなり高いレベルの放射化物ができます。この点を核融合の致命的欠点かのように誇張して反対されることがあるのですが、それは不合理な見解です。初代の飛行機が木製だったのを取り上げて、耐久性がないことを致命的と指摘しているようなものといえます。材料の開発は時間がかかりますが、低放射化材料はすでに開発中で、照射試験を繰り返しています。核融合炉が実現するまでには必ずできるのです。そのようにスケジュールが組まれています。

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核融合の燃料、重水素（普通の水素の２倍の重さの水素）は海の中に無尽蔵です。初代の核融合炉は三重水素も使いますがこれはリチウムから核融合炉の中で自己生産します。携帯電話の電池でもお馴染みのあのリチウムです。リチウムは、当面はリチウム鉱として十分な量がありますし、海の中には無尽蔵です。だから核融合炉の燃料はすべて海にあるのです。資源に乏しく、海に囲まれた日本において核融合炉が特に期待されるのはこのためです。　海水から重水素を取り出すのに非常に大きなエネルギー（主に電気分解ということらしい）が必要であるとか、取り出すよい方法がない、などとおっしゃる方がいらっしゃいます。これは完全な誤りです。海水からの重水素製造はとうの昔に工業化されており、その分離にエネルギーはほとんど必要ないのです。もちろん水を電気分解などはしません。化学反応の反応速度の差を利用します。リチウムの回収に関してもすでに技術は存在しております。ただし、鉱山からのリチウムの２倍程度のコストがかかると思われるので、鉱山からのリチウムがなくなるまでは誰も今すぐ工業化しようとは思わないだけです。なお、核融合の燃料費は安く、運転費全体で大きな割合を占めないので、もしリチウムの価格が２倍になっても、発電コストにはほとんど関係ありません。

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すなわち、核融合炉が完成すれば、プルトニウムの核拡散問題や、高レベル放射性廃棄物から開放されます。地球温暖化の原因となるＣＯ２も発電中に発生しません。太陽光発電などの自然エネルギーはもちろん期待されますが、それだけでは天候などによる変動が大きすぎます。それらと核融合との組み合わせで２１世紀の電力を供給するのが理想の姿であろうと考えます。
核融合といえども核エネルギーなので嫌う方もいらっしゃいます。そんなものを使うより節電を考えよとも言われます。しかし、われわれが節電するのは当然としても、今後の発展途上国の高度化によりエネルギー消費が爆発的に増えることは絶対に避けられず、現状技術だけでは、エネルギー不足か、ＣＯ２による地球温暖化か、高レベル核廃棄物の大量蓄積か、のどれかがわれわれを襲ってくることからは逃げられないのです。未来に責任を持つためには、なにか新技術が必要なのではないでしょうか。われわれはなにかするべきです。

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核融合は、もはや単なる夢ではありません。５０～６０万ｋＷという中型火力発電所並みの熱出力をもつ実験炉ITER（International Thermo Nuclear Reactor)を世界的な協力体制で数年以内に建設を開始しようとしています。発電の基礎試験も可能です。５０００億円といわれる建設費の分担について、日本、米国、ＥU、ロシアに最近参加した中国と韓国を加えて、国際交渉が行われ、建設地をフランス・カダラッシュに決定し、建設を開始しようとしています。
ITERの鳥瞰図（核融合学会誌Iより）

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第一世代の核融合炉は、燃料に放射性物質であるトリチウムを使用するので、核分裂炉からの核廃棄物よりは遥かにましとはいうものの、完全なクリーンエネルギーとまでは言えません。また実験炉であるITERにおいては、低放射化材料の建設許認可に関連するデータがまだ不充分であることから、通常のステンレスが選択されました。したがって、ITERの放射性廃棄物は、通常の原子炉とあまり変わらぬほど出てしまうといわれます。これは事実なのですが、決して核融合炉の不可避な性質なのではないのです。次のデモ炉においては必ず低放射化材をつかうことになります。また、核融合は、その将来においては、燃料を変えていくことで完全に放射能と縁が切れ、真のクリーンエネルギーとなる可能性もあります。そして、その実現にはまず第一世代の炉を建設しなければなりません。それゆえ、実験炉ＩＴＥＲの建設と成功が今もっとも重要なのです。

なお、ここで述べた見解は、開発スケジュールなどの明らかな事実を除き、あくまで私個人の見解であることを申し添えておきます。また、核融合炉はまだ開発途上であり、核融合や太陽光発電があるから核分裂原子炉はもう必要がない、などと考えるのは現実的ではありません。しかし、未来に希望の光はあるということです。

2005-7-20、ITER交渉の結果を反映して加筆修正