研究は原子力地域暖房の利点を強調 : エネルギーと環境

2024年7月12日

フィンランドのVTT技術研究センターによる調査では、フィンランドとヨーロッパの地域暖房市場にとって、原子力は他のエネルギー源に比べてはるかにクリーンであり、生産のライフサイクル全体にわたって環境への影響が少ないという結論が出ている。

ヘルシンキ（画像：Pixabay）

VTTによると、ヨーロッパでは現在、3,500の地域暖房ネットワークによって、冬の間6,000万人の家庭が暖められている。暖房は二酸化炭素排出の大きな原因でもあり、エネルギーシステムの大幅な脱炭素化には化石燃料に代わる幅広い選択肢が必要である。

の VTT研究 VTTのスピンオフ企業であるSteady Energyが地域熱生産と低温産業用途向けに開発中のLDR-50小型モジュール炉（SMR）技術を使用して生産される熱の二酸化炭素排出量と、生産のライフサイクル全体にわたるその他の環境への悪影響を評価しました。

この研究は、ライフサイクルのさまざまな段階におけるエネルギーと物質の流れ、および関連する排出物を考慮に入れた標準的なライフサイクル分析 (LCA) 手法を採用しました。燃料サイクルからの寄与を評価するための入力データとして、LDR-50 固有のパラメータが使用されました。この技術はまだ開発中であるため、発電所の建設とさまざまな運用段階の見積もりは、従来の原子力発電所の技術に基づいて行われました。

LDR-50 暖房プラントで生産される熱の特定の排出量は、1 キロワット時あたり 2.4 グラムの CO2 と推定されました。この結果は、石炭、天然ガス、泥炭、およびさまざまなバイオ燃料など、他の一般的な地域暖房燃料と比較されました。比較では、原子力オプションの排出量が最も低くなりました。特に化石燃料と比較すると、その差は顕著でした。たとえば、天然ガスと無煙炭の同様の排出量は、それぞれ 282 gCO2/kWh と 515 gCO2/kWh でした。バイオ燃料の場合、値は 10 ～ 50 gCO2eq/kWh の範囲でした。

「さらに重要なのは、原子力を利用した地域暖房の二酸化炭素排出量が化石燃料暖房の二酸化炭素排出量より2桁以上も少ないことが示されたことだ」とVTTは述べた。「原子力発電は、電力供給が低炭素源から行われていたとしても、直接電気暖房やヒートポンプに比べて優れた結果を示した」

VTT は、これらの暖房オプションのカーボン フットプリントは、その過程で消費される電力の特定の排出量によって大きく左右されると指摘しています。「電源の変動を考慮するために、さまざまなヨーロッパ諸国の平均排出量が比較に含まれました。原子力オプションのカーボン フットプリントは、スウェーデンやフランスなどクリーンな電力ミックスを採用している国のヒート ポンプによる暖房と同程度で、化石燃料生産の大きな割合を占めるグリッド (ポーランド、チェコ共和国、ドイツなど) と比較すると大幅に低くなっています。」

研究では、温室効果ガスの排出に加え、原子力地域暖房と従来の暖房燃料の環境への悪影響が12の異なる影響カテゴリーで評価されたことが判明した。

「原子力を利用した地域暖房は、どの影響カテゴリーにおいても、広く使用されている従来の暖房燃料より悪いという結果にはならなかった」と報告書は述べている。「ほとんどのカテゴリーにおいて、影響は明らかに平均以下だった。この結果は、ウラン燃料のエネルギー含有量が非常に高いことが主な原因である。ウランの採掘と精錬は環境に悪影響を及ぼすが、生産される熱量当たりの全体的な影響は、代替燃料に比べると依然として小さい。」

VTTは、この研究は、原子力エネルギーが熱生産における化石燃料の代替として実行可能な選択肢になり得ることを示していると述べた。同調査は、エネルギー生産が依然として石炭と天然ガスに大きく依存し、地域暖房が大きな市場シェアを占めている国々に、最大の排出削減の可能性があると指摘した。そのような国々には、例えば、エストニア、ポーランド、チェコ共和国、スロバキア、ウクライナなどがある。

熱出力50MWのLDR-50地域暖房SMRは、2020年からVTTで開発が進められている。約150°C、10バール（145psi）以下で動作するよう設計されている。LDR-50原子炉モジュールは、2つの入れ子になった圧力容器で構成されており、中間空間は部分的に水で満たされている。同社によると、一次熱交換器による熱除去が損なわれると、中間空間の水が沸騰し始め、原子炉プールへの効率的な受動熱伝達経路が形成される。このシステムは、故障して冷却機能を妨げる可能性のある電気や機械可動部品に依存していない。

2023年5月にフィンランドのVTT技術研究センターからスピンアウトしたステディ・エナジーは、最初の稼働可能なLDR-50地域暖房プラントの建設を2028年までに開始し、最初のユニットは2030年までに稼働する予定だ。熱出力50MWのLDR-50地域暖房SMRは、2020年からVTTで開発が進められている。

ステディ・エナジーは先月、来年フィンランドで初のLDR-50地域暖房原子炉パイロットプラントの建設を開始する予定であり、候補地にはフィンランドの首都ヘルシンキと他の2都市が含まれていると発表した。

ワールド・ニュークリア・ニュースによる調査と執筆