3f5f9a579cc4c682d940a47c368a16fe_s

2011年に福島第一原発の事故が起こったことによって、多くの人が原子力発電所の安全性に疑問を持つようになりました。そのため、事故以前に稼働していた原子炉のすべてが運転を停止し、安全基準などが見直されることとなりました。

このようなことが起こるまで、電力各社や政府などは原子力発電を推し進めていました。というのも、原子力発電を稼動しても、二酸化炭素などの温室効果ガスが排出されません。これに対して、日本における電力供給の多くを担っている火力発電には、これらガスの排出を伴います。

そして、地球温暖化は世界的な問題です。そのため、先進各国は、それぞれ温室効果ガスの削減目標をかかげ、さまざまな取り組みを行っています。

日本は、このような対策の1つとして、火力発電の代わりに原子力発電による電力の供給量を増やすことを目標としました。こうすることにより、日本国内で排出される温室効果ガスを低減しようとしたのです。

また、原子力発電は、少量の燃料で多くの熱を生み出すことができるため、経済性に優れるといわれています。そのため、電力各社は、原子力発電による電力供給量が増えると電気代が安くなりやすいとしていました。

このような理由から、国や電力会社などは「原子力発電は消費者にとってさまざまなメリットがある発電方法である」として、導入を積極的に進めてきました。

ただ、一方で、原子力による発電のコストは、火力発電や水力発電などよりも高いという専門家もいます。また、原子力発電は、消費者だけではなく国にも経済的メリットがある発電方法とされている一方、そうとも言い切れない見方もあります。

そこで、ここでは原子力発電の経済性について解説していきます。

原子力発電の仕組み

火力発電や水力発電などは、火の力や水の力によって発電を行います。これと同様に、原子力発電は「原子の力」を発電に利用しています。

原子とは、物質を構成する小さな粒のことをいいます。例えば、人間や植物などは、炭素や酸素、窒素などのさまざまな種類における原子の粒が集まることによって作られています。

このような原子の中心には、「陽子」と「中性子」で構成された「原子核」が存在しています。発電における原子の力とは、このような原子の核が2つに分裂するときの力をいいます。

具体的には、原子核に特定の条件下で中性子をぶつけます。すると、この原子核は、いくつかの中性子や熱などを放出しながら、異なる2つの原子核に分裂します。

そして、このとき生じた中性子は、別の原子核における核分裂反応を起こします。すると、反応の連鎖が起こるため、大量の熱を継続的に発生させることができます。

原子力発電は、このようにして生じた熱で発電用タービンを回して電気を作ります。そして、このような核分裂反応の連鎖を人為的に起こすことを、便宜上の理由から「核燃料を燃やす」と表現しています。

このような核の分裂反応は、原子の種類によって起こりやすさに差があります。そのため、原子力発電では、ウランやプルトニウムなどの核分裂が起こりやすい物質を燃料としています。このような原子力発電の燃料となる物質を「核燃料」といいます。

核燃料の持つエネルギー

前述のように、原子力発電では原子核が分裂するときに生じる熱で発電を行います。そして、原子核を含む原子の粒は、目に見えないほど小さいです。

例えば、ピンポン玉と原子における大きさの比は、地球とピンポン玉の比とほぼ同様といわれています。つまり、地球に対してピンポン玉がかなり小さいのと同様に、原子はピンポン玉と比べ物にならないほど小さいのです。そのため、1gの核燃料の中には、たくさんの「核分裂を起こして熱を生み出すことができる原子」が含まれているということになります。

実際に、核燃料となる1gのウランには、2500兆を1000倍しても足りないほど多くのウラン原子が含まれています。そのため、1gの核燃料を燃やすと、これだけ多くの原子が熱を生み出します。このようなことから、核燃料が生み出す熱は、同量の石炭や石油などに比べてかなり多いです。

例えば、核燃料のウラン1gは、石油2000リットルや石炭3トンなどに相当する熱を生み出すことができます。そのため、原子力発電は火力発電に比べて、少ない燃料でかなり多くの電気を作ることができるとされています。

そして、このように少ない燃料で発電できると、電気を安く作ることができます。そのため、国が発表している試算では、火力の発電コストが12.3円(石炭)~30円(石油)であるのに対して、原子力は10.1円程度となっています。また、水力の発電コストは11円とされています。

このようなことから、原子力発電は他の発電方法よりも安く発電できるといわれています。そのため、国や電力各社などは、原子力発電による電力供給量が増えると、電気代が安くなるとしています。

原子力発電の経済的メリット

前述のように、原子力発電は少ない燃料で大量の熱が得られるため、発電するためのコストが安いです。また、この他にも、原子力発電には他の発電方法よりも経済的に優れている点があります。

燃料の価格が安定している

火力発電は、石油や石炭などの化石燃料を燃やすことによって電気を作ります。そして、日本はこれら燃料の調達を輸入に頼っています。そのため、世界情勢の変化などによって燃料価格が高騰すると、その分だけ火力による発電コストが上がります。

さらに、石油が埋蔵されている箇所は限られており、輸入先はそう多くありません。そして、日本が消費している石油のほとんどは、政治情勢の不安定な中東地域から輸入しています。そのため、石油による火力発電の発電コストは、世界情勢によって変動しやすいです。

これに対して、原子力発電に使用されるウラン資源は、世界のさまざまな地域から採掘できます。そのため、ウラン資源の価格は、石油に比べて世界情勢に影響されにくいです。

さらに、前述のように、原子力発電は少量の燃料で大量の熱を得ることができます。そのため、情勢の変化によってウラン資源の価格が高騰しても、原子力による発電コストは変動しにくいといわれています。

このようなことから、原子力発電は火力発電に比べて、発電コストが安定しているといえます。そのため、国や電力会社は、原子力発電が正常に稼動していると電気料金が安定しやすくなるとしています。

日本の支出が減る

前述のように、火力発電の燃料はほぼ輸入によって調達しています。つまり、日本が海外にお金を払って購入しているということです。そのため、火力発電所を稼動して燃料を消費するほど、日本が所持するお金は減っていくということになります。

これに対して、原子力発電では少量の燃料で多くの電気を作れるため、燃料調達に必要な金額が火力発電よりも低いです。そのため、火力発電の代わりに原子力発電の稼動を増やすと、その分だけ日本の支出が減るということになります。

また、福島第一原発事故が発生して以降、欧米などの先進各国は脱原子力発電に舵を切っています。一方で、ベトナムやトルコなどの新興各国には、増加する電力需要をまかなうために原子力発電所の建設を計画している国が多いです。

そして、原子力発電は他の発電方法に比べて高度な技術を使用しているため、建設や運営などにはノウハウが必要です。そのため、日本の持つ原子力発電の技術は、このような新興国に輸出することができます。実際に、日本政府は、これら国における原子力発電所の建設に全面的に協力するとしています。

このように、原子力発電には、「日本の財布」を豊かにするさまざまなメリットがあります。このようなこともあり、日本政府は原子力発電所の稼動は積極的に行うべきだとしています。

燃料の再利用が可能

化石燃料などの一般的な燃料は、燃やすと灰となります。そして、このような灰を再度燃やすことはできません。これに対して、原子炉で燃やした後の使用済み核燃料は、加工することによって再度燃やすことができるようになります。

前述のように、原子力発電で使用される核燃料には、核分裂が起きやすいウランやプルトニウムなどが使用されています。ただ、これら物質の中にも、核分裂が起こりやすいものとそうでないものがあります。

というのも、核の分裂反応は、陽子や中性子などのバランスが悪いものが起こしやすいです。これは、陽子や中性子などのバランスが悪い原子が、分裂することによって安定した状態になろうとするためです。

そして、原子がもつ中性子の数は、一定ではありません。例えば、ウランには中性子が143個の「ウラン235」や、146個の「ウラン238」などがあります。このうち、ウラン238は核分裂を起こしにくいという特徴があります。そのため、原子力発電を行うためには、核分裂が起きやすいウラン235を燃料とする必要があります。

ただ、自然界に存在するウランのほとんどは核分裂を起こしにくいウラン238であり、ウラン235は1%以下です。そのため、ウランを燃料とするためには、採掘したウランを加工してウラン235の比率を高める必要があります。このようにして核燃料となったウランを「濃縮ウラン」といいます。

このような濃縮ウランを原子炉で燃やすと、燃料が次々と分裂して別の原子になるため、ウラン235の比率が減っていきます。このようにしてウラン235が少なくなったことによって「灰」となった核燃料には、ウラン238が大量に含まれています。

前述のように、ウラン238は核燃料には適さない物質です。そのため、使用した後の核燃料は、このままだと「ゴミ」になります。

ただ、ウラン238には、通常の原子炉で起こる反応とは異なる条件で中性子を吸収すると、「プルトニウム239」に変化するという特性があります。

そして、このプルトニウム239は、ウラン235と同様に核分裂が起きやすい物質です。そのため、原子炉で燃やした後の核燃料を加工してプルトニウム239を増やすと、核燃料として再度利用できるようになります。

このようにして核燃料をリサイクルすると、その分だけ輸入するウランの量を減らすことができます。そのため、その分だけ日本の支出を抑えることができます。

さらに、核燃料をリサイクルすると、その分だけウランの採掘量を減らすことができます。そのため、埋蔵量の低下によってウランの価格が高騰するリスクが低くなるため、電力価格が安定しやすくなります。

別の視点から見た原子力発電の経済性

これまでに述べたように、原子力発電にはさまざまな経済的メリットがあります。一方で、これらメリットは、別の視点から見るとメリットとはいえないケースがあります。また、国や電力各社が算出したデータには、本来加えるべき要素が省かれていることもあります。

試算方法を変えると原子力の発電コストは高くなる

前述のように、原子力発電は核分裂によって生じる熱を利用します。ただ、このような分裂の際には、多くの放射線を放出します。

また、反応を終えた核燃料には、長期間において放射線を放出する放射性物質が含まれます。そのため、原子力発電所に事故が起こると、周辺の地域や住民などが甚大な被害を受けます。

原子炉がこのような事故を起こさないように稼動するためには、出力を一定にする必要があります。というのも、出力を変更するということは、核分裂を起こす原子の数を調整するということです。

このとき、調整に失敗して分裂反応の連鎖が急激に進むと、膨大な熱が一気に発生して事故につながります。つまり、出力の変更回数を増やすということは、事故リスクを高めるということになるのです。そのため、日本の原子炉は安定した運転を行うために、出力を一定に保っています。

ただ、電力の需要は時期や時間帯などによって異なります。また、電気には溜めておくことができないという性質があります。そのため、電力需要が落ちる夜間などには、原子力によって作られた電気が余ることになります。

このようにして生じた余分な電力は、「揚水式水力発電」に利用されます。揚水式水力発電とは、発電のために流した水を再度上流に引き上げ、その水で再度発電を行うという方式の水力発電です。

前に述べたように、原子力の発電コストは他の発電方法よりも安いです。一方で、揚水式水力の発電コストは、2007年までの実績で51.87円と算定されており、もっとも高い水準となっています。

原子力発電によって余った電力を揚水式水力発電に利用しないと、その分だけ電気を捨てることになります。そして、このようにすると、余った電気は売上を取れないため、原子力の発電コストは上がります。

このような理由から、原子力の発電コストは、揚水式水力のコストを含むべきであるともいえます。そして、これらの発電コストを合わせると、他の水力や火力などの発電コストよりも割高になるといわれています。

また、前述のように、電力各社は「ウラン1g=約2000リットルの石油」と表現しています。ただ、石油による火力発電の発電効率は40%以上であるのに対して、原子力の発電効率は30%程度です。つまり、原子力による発電は、石油による火力発電よりも効率が悪いということです。

そのため、これらを加味した試算では、ウラン1gが作る電力量は50~60リットル程度の石油に相当するといわれています。つまり、ウランにおける他の燃料と比べたときの発電量は、前述の表現ほど多くはないということになります。

原子力発電における消費者への経済的リスク

前述のように、原子力発電は高度な技術を用いた発電方法です。また、原子力発電には、生物に毒性のある放射線や放射性物質などの放出を伴うため、これらが漏れないような設備を整える必要があります。

そのため、原子力発電所の建設費用は他に比べて高いです。そして、前述のような国が算出している発電コストには、このような費用が組み込まれています。

また、発電コストには、このような建設費以外にも「使用済み核燃料の加工」や「高レベル放射性廃棄物の処理」、「原子炉の廃炉」などにかかる費用が含まれています。

ただ、これらに必要な費用は、今後さらに増える可能性があります。というのも、日本における使用済み核燃料の再処理を行う工場は、商用操業の目処が立っていません。

このような処理を行う工場の建設は、1993年から進められています。ただ、さまざまなトラブルが相次いで発生し、建設期間が延期され続けています。そのため、核燃料における再処理工場の建設費用は、当初の約2.8倍以上に膨らんでいます。

また、核燃料を燃やしたあとに生じる「高レベル放射性廃棄物」の処理地は、まだ決まっていません。というのも、このような廃棄物は、人体や周辺地域などに強い悪影響を与える放射線を半永久的に放出し続けます。そのため、地域住民が廃棄物の受け入れを拒否しているのです。

そして、このような処理地の決定をするためには、住民の理解を得るための費用がかかります。そのため、処理地決定のための協議が長引くほど、多くのお金が必要になります。

また、このような高レベル放射性廃棄物は、何重もの防壁に包まれて地下深くに埋蔵される予定です。そのため、国や電力各社などは、廃棄物を処理しても周辺地域に影響が出ることはないとしています。

ただ、福島第一原発の事故が「想定外」であったように、何らかの理由によって高レベル放射性廃棄物が漏出すると、地域一帯が汚染されます。

このようになると、汚染された地域で作物などを作ることができなくなるため、地域に経済的ダメージを与えます。さらに、健康被害を被った地域住民への賠償費用は、税金から捻出されたり電気料金から徴収したりすることになります。

そして、原子炉の廃炉にも、多大な金額が必要です。実際に、甚大な原発事故を起こした福島第一原発の廃炉には、すでに多くのお金を費やしています。

ただ、溶けた核燃料の処理技術は、存在していません。そのため、福島第一原発の廃炉作業には、このような技術の開発にお金がかかります。さらに、このような研究費用は技術が確立するまで発生します。つまり、研究が長引くほど廃炉費用が高騰するということです。

また、2011年の原発事故によって原子力発電の安全基準が見直されたため、廃炉の対象となる原子力発電所が増えました。このような原子炉の廃炉にも、多額の費用がかかります。

さらに、日本のこのような廃炉費用は、低く見積もられているといわれています。というのも、日本よりも廃炉が進んでいるイギリスでは、廃炉した原子炉を人体などに影響を与えない安全な状態にするための作業に90年間を要するとしています。

これに対して、日本における廃炉作業は、20年程度で完了する試算になっています。そのため、この期間内に廃炉を行って安全な状態とすることは難しいと指摘する声があります。そして、このような廃炉作業が当初の予定よりも延長されると、その分だけ費用がかさみます。

このように、原子力発電には、発電コストが上がる要因が多数存在しています。そして、発電コストが上がると、これを回収するために電気料金が上がります。そのため、原子力発電は消費者の負担を増やすリスクをたくさん抱えているといえます。

再処理工場は日本にはない

前述のように、日本における使用済み核燃料の再処理工場は、完成する目処が立っていません。そのため、電力会社が所持している使用済み核燃料の一部は、すでに海外の工場に委託されて加工済みとなっています。

また、もし現在建設している再処理工場が完成したとしても、日本の需要分をまかなうだけの処理能力がありません。さらに、これを補うために新しく再処理工場の建設を開始しても、完成までにはかなりの時間を必要とします。そのため、今後しばらくは、使用済み核燃料の再処理を海外に委託する必要があります。

前述のように、使用済み核燃料を再利用して燃料とすると、輸入するウラン資源が少なくなるため日本の支出が減ります。ただ、このように核燃料の再処理を海外に委託すると、その分だけ日本は支出することになります。

さらに、再処理された核燃料は、核爆弾に転用することができます。そのため、これら燃料の輸送には安全を保障するための費用が必要になります。このようなことから、当面の間は、使用済み核燃料をリサイクルすることによる経済的メリットは、それほど大きくないといえます。

核燃料をリサイクルするという方針が変わると電力各社の資産が大きく減る

前述のように、使用済み核燃料は再処理して核燃料として利用することができます。そのため、大手電力各社は、これまでの原子力発電によって生じた使用済み核燃料を、会社の資産として計上しています。

ただ、再処理した核燃料を一般的な原子炉で燃やすと、ウラン燃料を燃やした場合よりも放射能が強い廃棄物を生じます。また、再処理した核燃料を安全に燃やすためには「高速増殖炉」を使用する必要があります。

ただ、高速増殖炉を建設・運営するためには、通常の原子炉よりも高度な技術が必要です。そのため、日本の高速増殖炉は、爆発事故などのトラブルが相次いだことによって廃炉される予定となっています。

このような高速増殖炉の研究には、すでに1兆円を超える金額が投入されています。そして、これを廃炉するためには、さらに費用がかかります。

また、国は新たにこれまでとは異なる種類の高速増殖炉の研究を進める方針を固めています。つまり、高速増殖炉の技術が確立するまで、このような費用は膨らみ続けるということです。

また、高速増殖炉の研究を停止して使用済み核燃料のリサイクルを諦めると、電力各社が所持する使用済み核燃料は「ゴミ」となります。すると、これら会社の資産は大きく減ることになります。

このようにして電力会社の経営状況が悪化すると、電気を使う消費者に影響を及ぼします。さらに、これらの会社の経営規模はかなり大きいため、日本の経済にもダメージを与える可能性があります。つまり、核燃料のリサイクルには、推進にも廃止にも経済的リスクが伴うということです。

原子力発電にはたくさんの交付金が費やされている

原子力発電に限らず、発電所を建設するためには地域の理解が必要となります。というのも、発電所を建設するためには広い土地が必要となるため、人が集まる都市部には作ることができません。そのため、このような地域へ電力供給を行う発電所は、需要地とは別の場所に作る必要があります。

そして、居住している地域に発電所ができると、住民がさまざまなデメリットを被ります。そのため、発電所の設立がこのような住民にとってメリットとなるように、建設される地域には国から補助金が交付されます。そして、このような交付金のほとんどは、原子力発電対策として費やされています。

ただ、交付金の財源となっているのは、電気料金と一緒に請求されている「電源開発促進税」です。そのため、このような費用を加味すると、原子力の発電コストは国が提示している金額よりもかなり高くなるといわれています。

前述のように、国や電力会社は、原子力発電にはさまざまな経済的メリットがあるとしています。ただ、試算の視点を変えると、このようなメリットはそう多くなかったり、デメリットに転じたりすることがあります。

そのため、電力会社が提示する試算をうのみにせず、さまざまな角度から冷静に判断することが大切です。そして、消費者がこれまでに述べたような視点を持って意思表示を行うことによって、このような試算はより正確なものに近づいていくはずです。