原子力

日本の高速炉の開発現状(Ⅰ)

原子炉(核分裂炉)は、核分裂反応によって生じる高速中性子を減速して核分裂反応を生じさせる熱中性子炉と、減速しないで核分裂反応を生じさせる高速中性子炉に大別される。高速中性子炉は、当初「核燃料サイクル」を実現するための重要な炉と位置付けられ、高速増殖炉(FBR)として開発が進められた。高速増殖炉は原子炉冷却材として液体金属ナトリウム(Na)が使用され、発電しながら消費した以上の核燃料(プルトニウム)を生成することができる。しかし、プルトニウムが過剰で増殖に意義を見出せなくなり、最近では単に高速炉(FR or FNR)と呼び、プルトニウム焼却用原子炉と位置付けられている。
原子力

日本の高温ガス炉の開発現状(Ⅲ)

現在、高温ガス炉(HTGR)の発電所としての実績は、中国が2023年12月に実証炉を商業運転に移行しているのみである。米国は2028年を目指して小型モジュール炉として実証炉の建設を進めている。日本の実験炉(HTTR)は、2010年に950 ℃で50日間の連続運転による熱供給以降に目立った成果は見られない。実証炉の開発には数兆円規模の投資が必要である。日本は実験炉(HTTR)の研究成果を基に、英国・ポーランドに協力して実証炉建設のノウハウを吸収し、2029年から実証炉の製作・建設を開始する計画で、2030年代後半の実証炉の運転開始を目指している。
原子力

日本の高温ガス炉の開発現状(Ⅱ)

国内では、茨城県大洗町に日本原子力研究所(現日本原子力研究開発機構、JAEA)の高温工学試験研究炉(HTTR)が建設され、1998年11月に初臨界を達成した。2004年4月には、原子炉出口冷却材温度:950℃での全出力(熱出力:3万kW)運転に成功した。高温ガス炉(HTTR)からの高温熱供給を生かし、三菱重工業はガスタービン発電と新たに水素製造施設の接続を開始している。また、東芝は、蒸気タービン発電と蓄熱システムを組み合わせた電力供給、高温水蒸気電解プラントによる水素製造の概念を公表している。
原子力

日本の高温ガス炉の開発現状(Ⅰ)

次世代炉として注目される高温ガス炉は、中性子減速材に黒鉛、原子炉冷却材に高温ヘリウムガス(He)を使う熱中性子炉である。ウラン燃料を黒鉛などで被覆するため、燃料温度が高くなると自然に中性子を吸収して核反応が減衰する。また、化学的に安定なHeガスを使うため、水素爆発や水蒸気爆発の危険性が無い。原子炉出口のHeガス温度が700〜950℃と高く、直接にガスタービンに導いて発電できるほか、熱の多用途展開(熱化学法水素製造、高温熱供給による原子力製鉄、地域暖房、海水淡水化)が可能とされている。中でも、水素社会の実現に向けて、水を原料としたカーボンフリーの高効率水素製造が注目を集めている。
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伸び悩むバイオマス発電の現状(Ⅵ)

2010年以降、順調に木質系バイオマス発電所の建設が進む一方で、バイオマス発電所の中止・撤退の発表が相次いでいる。その理由は、周辺住民からの反対、バイオマス燃料の供給不足、建設費の高騰である。東南アジアからのバイオマス燃料の大量輸入に基づくバイオマス発電を推進したFIT/FIP支援に問題がある。
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伸び悩むバイオマス発電の現状(Ⅴ)

バイオマス発電では、ごみ焼却発電設備(一般廃棄物発電と産業廃棄物発電)が、設備容量で300万kWに達しており、主に「ストーカ炉」でごみを燃やし、生じた熱を使ってボイラで蒸気を発生させ、蒸気タービンを回転させて発電する。一方、2010年以降は、FIT/FIPの政府支援を受けて、木質バイオマス発電システムの導入が急増傾向にあり、大企業から中小企業まで、様々なバイオマス発電関連メーカーが参画している。
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伸び悩むバイオマス発電の現状(Ⅳ)

資源エネルギー庁によると、2022年4月にフィード・イン・プレミアム(FIP)制度が始まり、2022年6月末時点でバイオマス発電所は全国560カ所、計361万kWが稼働した。(認定数量は、全国895カ所、計835万kW)中でも、2012年以降には、東南アジアからの安価なパーム椰子やヤシ殻(PKS)などの輸入に基づき、バイオマス発電所285カ所の導入計画が進められている。。2019年からは出力:11.2万kW以上の大型のバイオマス発電所が登場し、2021~2023年頃がピークとなる。
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伸び悩むバイオマス発電の現状(Ⅲ)

バイオマス発電は、バイオマス資源を燃料に変換する技術(物理的、熱化学的、生物化学的変換)と、得られた燃料特性に合わせて発電する技術により行われている。発電技術は、FIT対象である「直接燃焼発電」、「バイオディーゼル発電」、「熱分解ガス化発電」、「メタン発酵ガス化発電」の実用化が進められている。
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伸び悩むバイオマス発電の現状(Ⅱ)

バイオマス発電は、バイオマス資源を燃料に変換する技術(物理的、熱化学的、生物化学的変換)と、得られた燃料特性に合わせて発電する技術により行われている。発電技術は、FIT対象である「直接燃焼発電」、「バイオディーゼル発電」、「熱分解ガス化発電」、「メタン発酵ガス化発電」の実用化が進められている。
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伸び悩むバイオマス発電の現状(Ⅰ)

2023年1月、バイオマス発電所の稼働中止・撤退が相次いでいると報じられた。もともと間伐材などを燃料として活用する地産地消型モデルは、①国内林業の停滞で調達が進まず、②アブラヤシやヤシ殻(PKS)など安価な輸入材への依存が強まり早々に変質してしまった。加えて、ウクライナ侵攻に伴う③ロシア産木材の輸入減、④パーム油の価格高騰が追い打ちをかけた結果、大型の木質バイオマス発電所やパーム油バイオマス発電所で採算悪化が生じている。