核融合 火力に代わる発電方法 人工太陽を作る

今回はタイトルの通り火力発電に代る発電方法について書いていきます。

発電方法は様々な種類があってどれがいいのかよく分からないですよね。持続可能なエネルギーとか言われると太陽光や風力が理想だと思ってしまうことも…

日本の現状

日本は火力発電に使用する燃料の自給率が低く大部分を輸入に頼るしかない。しかし、化石燃料や天然ガスは無限に湧き出てくるものではなく有限なので、将来的に発電方法を切り替えていく必要がある。さらに化石燃料や天然ガスによる発電は、燃焼の際に環境汚染物質を排出する。これらのことを踏まえ、持続可能であり地球環境に負荷が少ない発電方法を模索していかなければならない。

現状の課題

原子力発電(核分裂反応を利用)は持続可能で発電効率も良いが、安全性を考えると減らしていく必要がある。実際に、現在稼働停止しているところが多い。そこで持続可能な自然エネルギーを利用した発電方法を調べた結果、代表的なものに太陽光、風力、水力がある事が分かった。これらの発電方法は自然に左右されてしまうので安定して電力供給できず従来の火力発電などと比べ発電コストが高くなってしまう問題点がある。また、土地さえあればどこにでも建設できるわけではない。特に日本は、広い平野がないため太陽光パネルや風力発電装置を大量に設置することができない。川は山から出てきてすぐに海に流れてしまう。そのため水量が少ないことから大規模な水力発電所を建設することはできない。大規模な発電設備を作らないと火力発電から完全に移行するということはできないが小規模発電所を各地に建設すれば災害や天候によるリスクも分散でき、安定供給できると考える。しかし、小規模発電所をどのくらい建設すれば火力発電をなくせるのかわからないし、莫大なコストがかかることは明らかである。さらに、太陽光発電所建設の際に森林伐採をし、日照時間を確保するために周囲に植物が生えてこないようにする必要がある。自然エネルギーを使っているからといって環境への負荷が少ないとは一概に言えない。

次世代エネルギー

自然エネルギーを利用した発電を検討したときに出てきた問題を考慮すると、理想の発電システムに求められることは、持続可能で地球環境への負荷が少ないことに加え、安定して電力を供給でき、発電所の規模が従来の施設と同等またはそれ以下であることだと考えた。その結果今度の日本へ提案したい発電方法は核融合発電という結論に至った。

核融合発電,人工太陽

核融合発電は2025年に運転を目指し、2050年代までに実用化に向けて研究されている新しい発電方法で、現在ITER(国際熱核融合実験炉)という世界的プロジェクトがあります。核融合発電は、核融合という太陽で起きている反応と同じ反応を人工的に作りだします。小さな太陽を閉じ込め発電に利用するイメージです。核融合発電では、水素の同位体である重水素と三重水素(トリチウム)を使い核融合によってヘリウムと中性子が発生する過程で生じるエネルギーを利用します。

“燃料の重水素は水を電気分解することで得ることができ、実質的に無尽蔵。もう一つの燃料である三重水素（トリチウム）は自然環境から採取されているが、核融合炉の中で人工的に作ることが可能とされており、サプライチェーンの面からも懸念はない。”(地上に太陽を作り出す!? 夢のエネルギー・核融合の最前線‐Toshiba Clip 世の中×TOSIBAのトレンドを紹介 2019/9/18)

核融合発電は持続可能であり、輸入に頼ることなく発電することができる。
燃料1gで石油8ｔを燃やした時と同等のエネルギーを生みだすことができるので発電効率が高いです。

核融合発電の安全性

原子力発電は、原子炉の中で核分裂反応が連鎖的に起こるため、あらかじめ数年分の燃料を入れておき、暴走しないよう制御しながら運転をしていく必要があります。核融合発電の場合燃料は、核融合反応を持続させるために必要な量だけで、供給を止めればすぐに反応は止まります。核分裂のような連鎖的な反応は起こらないため核融合発電は、原理的に暴走が起きず安全性が高いといえます。さらに、原子力発電で発生するような高レベル放射性廃棄物は出てこず、発電時に環境汚染物質も排出しません。(低レベル放射性廃棄物は出ます。融合炉自体が放射性廃棄物です)

まとめ

核融合発電は、前述した持続可能で地球環境への負荷が少なく、安定して電力を供給できるという条件を兼ね備えている。まだ研究段階で、プラズマの閉じ込め方法など多くの課題もあり実用に至っていないが、実用化されれば火力発電に代わり日本の発電の主流になり得ると考えました。核融合発電の実現に向け研究を推進していくと同時に「核」という言葉に対する悪いイメージを払拭しなければいけません。

まだ日本に建設されていませんが、建設されるとなれば原子力、核という言葉のイメージで反発されることは目に見えてますよね。今から気が重いです。