忘備録＞小型モジュール炉（SMR）
小型モジュール炉（SMR）について深く詳しく
小型モジュール炉（SMR）は、従来の大型原子炉に比べて出力を小さくし、工場でモジュール単位で製造・組み立てを行い、輸送・設置を容易にした原子炉です。SMRは、安全性向上、建設コスト削減、柔軟な運用などの利点から、次世代の原子力発電技術として注目を集めています。
1. 特徴
小型化とモジュール化: 従来の原子炉に比べて出力が小さく（一般的に300MWe以下）、工場でモジュール単位で製造・組み立てを行うことができます。これにより、建設期間の短縮、品質管理の向上、コスト削減などが期待できます。
安全性向上: 受動的安全システムの採用や、炉心溶融リスクの低減など、安全性向上の工夫が凝らされています。また、小型化により、冷却に必要な水量も少なくなり、事故時の影響範囲も限定的になると考えられています。
建設コスト削減: 工場での大量生産やモジュール化による工期短縮により、建設コストの削減が期待できます。また、小型化により、建設に必要な敷地面積も小さくなり、立地選定の自由度も高まります。
柔軟な運用: 従来の大型原子炉に比べて、出力調整が容易であり、再生可能エネルギーの出力変動を補完する電源としての活用が期待されています。また、地域分散型電源としての活用や、工業プロセス熱源としての利用も検討されています。
2. 最新トレンド
世界的な開発競争: アメリカ、ロシア、中国、韓国など、世界各国でSMRの開発が進んでいます。特に、アメリカでは、ニュースケール・パワー社のSMRが建設許可を取得し、2029年の運転開始を目指しています。
多様な炉型: 軽水炉型、高温ガス炉型、溶融塩炉型など、さまざまな炉型のSMRが開発されています。それぞれの炉型には、特徴や利点があり、用途に合わせて最適な炉型が選択されます。
日本における開発状況: 日本でも、三菱重工業や日立製作所などがSMRの開発を進めています。政府も、SMRの開発・導入を支援する方針を打ち出しています。
課題と展望: SMRの実用化には、まだいくつかの課題が残されています。例えば、安全性実証、規制整備、社会受容性の向上、燃料サイクルの確立などが挙げられます。しかし、これらの課題を克服することで、SMRは、脱炭素社会の実現に貢献し、エネルギー安全保障の強化にもつながることが期待されます。
小型モジュール炉（SMR）技術関連で進んでいる国としては、主に以下の国々が挙げられます。
1. アメリカ
ニュースケール・パワー社: 軽水炉型のSMR「NuScale Power Module」を開発。2020年にアメリカ原子力規制委員会（NRC）から設計認証を取得し、アイダホ国立研究所で2029年の運転開始を目指して建設中です。
テラパワー社: ナトリウム冷却高速炉型のSMR「Natrium」を開発。エネルギー省の支援を受け、ワイオミング州で2030年の運転開始を目指しています。
その他: GE日立ニュークリア・エナジー社、ウェスティングハウス・エレクトリック社、ホルター・U.S.社などもSMRの開発を進めています。
2. ロシア
ロスアトム社: 軽水炉型のSMR「KLT-40S」を開発。2020年に世界初のSMRとして浮体式原子力発電プラント「アカデミック・ロモノソフ」に搭載され、運転を開始しました。
OKBMアフリカン トフ社: 鉛冷却高速炉型のSMR「BREST-OD-300」を開発。シベリアで建設が進められており、2026年の運転開始を目指しています。
3. 中国
中国核工業集団公司（CNNC）: 軽水炉型のSMR「ACP100」を開発。海南省で建設が進められており、2026年の運転開始を目指しています。
中国広核集団有限公司（CGN）: 高温ガス炉型のSMR「HTR-PM」を開発。山東省で2021年から商業運転を開始しています。
4. 韓国
韓国水力原子力株式会社（KHNP）: 韓国標準型軽水炉（APR1400）をベースにしたSMR「APR+」を開発。2030年代初頭の運転開始を目指しています。
5. その他
アルゼンチン: INVAP社が軽水炉型のSMR「CAREM」を開発。
イギリス: ロールス・ロイス社が軽水炉型のSMRを開発。
カナダ: Terrestrial Energy社が溶融塩炉型のSMR「IMSRTM400」を開発。
日本
三菱重工業: 軽水炉型のSMRを開発中。
日立製作所: 軽水炉型のSMRを開発中。
SMRの使用素材：世界のシェアと日本の立ち位置
SMRの使用素材は、炉型によって大きく異なり、それぞれに特徴があります。
軽水炉型SMR
主要素材: ステンレス鋼、ニッケル合金、ジルコニウム合金など
産地の傾向とシェア:
ステンレス鋼: 中国が世界生産の約半分を占めています。
ニッケル: インドネシア、フィリピンなどが主要な産地で、インドネシアが世界シェアの約37%を占めています。
ジルコニウム: オーストラリア、南アフリカ共和国などが主要な産地で、オーストラリアが世界シェアの約35%を占めています。
高温ガス炉型SMR
主要素材: グラファイト、炭化ケイ素、耐熱合金など
産地の傾向とシェア:
グラファイト: 中国が世界生産の約7割を占めています。
炭化ケイ素: 中国が世界生産の約半分を占めています。
耐熱合金: アメリカ、ヨーロッパ、日本などが主要な生産地です。
溶融塩炉型SMR
主要素材: ハステロイ、ニッケル合金、黒鉛など
産地の傾向とシェア:
ハステロイ: アメリカのヘインズ・インターナショナル社が主要なメーカーです。
ニッケル: インドネシア、フィリピンなどが主要な産地で、インドネシアが世界シェアの約37%を占めています。
黒鉛: 中国が世界生産の約7割を占めています。
その他の炉型
主要素材: 各炉型によって異なりますが、一般的に、鋼材、ニッケル合金、ジルコニウム合金などが使用されます。
将来に向けて取るべき戦略は、以下の点を考慮しながら多角的に展開する必要があります。
1. 少子高齢化への対応
労働力不足の解消:
女性、高齢者、外国人の就労促進
移民政策の慎重な検討
生産性向上のための技術革新、AI、ロボットの活用
社会保障制度の持続可能性確保:
支出の見直し、効率化
医療、介護サービスの充実、効率化
地域包括ケアシステムの強化
2. 経済成長の促進
イノベーションの推進:
スタートアップ支援、研究開発投資の拡大
デジタル化、グリーン化への投資
新産業の創出、既存産業の高度化
国際競争力の強化:
自由貿易協定の推進、海外市場の開拓
グローバル人材の育成、誘致
規制改革、ビジネス環境の改善
3. 地域活性化
地方分散:
東京一極集中の是正、地方への企業、人材の誘致
地方大学の振興、地域産業の活性化
デジタル技術を活用した地方創生
持続可能な地域社会の構築:
再生可能エネルギーの導入、地域資源の活用
観光振興、文化振興
コミュニティの活性化
4. 国際社会における役割
安全保障:
日米同盟の強化、防衛力の強化
国際貢献、平和維持活動への積極的参加
サイバーセキュリティ対策の強化
国際協力:
自由で開かれた国際秩序の維持、強化
気候変動、感染症、貧困などの地球規模課題への貢献
アジア太平洋地域の安定と繁栄への貢献
5. 教育
人材育成:
グローバル人材、STEM人材の育成
リカレント教育、生涯学習の推進
デジタルリテラシー教育の強化
教育改革:
個性、能力を伸ばす教育の実現
ICT活用、教育格差の是正
Memorandum > Small modular reactors (SMRs) in depth
Small modular reactors (SMRs) are nuclear reactors that have a smaller output than conventional large reactors, are manufactured and assembled in modular units in factories, and are easy to transport and install. SMRs are attracting attention as the next generation of nuclear power generation technology due to their advantages such as improved safety, reduced construction costs, and flexible operation.
Features
Miniaturization and modularization: SMRs have a smaller output than conventional reactors (generally 300MWe or less), and can be manufactured and assembled in modular units in factories. This is expected to shorten construction periods, improve quality control, and reduce costs.
Improved safety: Passive safety systems have been adopted and the risk of core meltdown has been reduced, among other measures to improve safety. In addition, the miniaturization reduces the amount of water required for cooling, and it is believed that the scope of impact in the event of an accident will be limited.
Reduced construction costs: Construction costs can be reduced by shortening construction periods through mass production in factories and modularization. In addition, the smaller size of the reactor reduces the land area required for construction, and allows for greater freedom in site selection.
Flexible operation: Compared to conventional large nuclear reactors, output adjustment is easier, and it is expected that SMRs will be used as a power source to complement the output fluctuations of renewable energy. They are also being considered for use as a regional distributed power source and as a heat source for industrial processes.
Latest trends
Global development race: SMR development is progressing in countries around the world, including the United States, Russia, China, and South Korea. In particular, in the United States, NuScale Power's SMR has obtained construction permission and aims to start operation in 2029.
Various reactor types: Various types of SMRs are being developed, including light water reactors, high temperature gas reactors, and molten salt reactors. Each reactor type has its own characteristics and advantages, and the optimal reactor type is selected according to the application.
Development status in Japan: In Japan, Mitsubishi Heavy Industries, Hitachi, and others are also developing SMRs. The government has also announced a policy to support the development and introduction of SMRs.
Challenges and prospects: There are still several challenges to overcome before SMRs can be put to practical use. For example, safety verification, regulatory development, improved social acceptance, and the establishment of a fuel cycle are some of the issues. However, by overcoming these challenges, SMRs are expected to contribute to the realization of a decarbonized society and strengthen energy security.
The following countries are major players in small modular reactor (SMR) technology.
United States
NuScale Power: Developed the light water reactor type SMR "NuScale Power Module". In 2020, it obtained design certification from the US Nuclear Regulatory Commission (NRC) and is currently under construction at Idaho National Laboratory with the aim of starting operation in 2029.
TerraPower: Developed the sodium-cooled fast reactor type SMR "Natrium". With support from the Department of Energy, it aims to start operation in 2030 in Wyoming.
Others: GE Hitachi Nuclear Energy, Westinghouse Electric, and Holter U.S. are also developing SMRs.
Russia
Rosatom: Developed the light water reactor SMR "KLT-40S". In 2020, it was installed on the floating nuclear power plant "Akademik Lomonosov" as the world's first SMR and began operation.
OKBM African Tov: Developed the lead-cooled fast reactor SMR "BREST-OD-300". Construction is underway in Siberia, with the aim of starting operation in 2026.
China
China National Nuclear Corporation (CNNC): Developed the light water reactor SMR "ACP100". Construction is underway in Hainan Province, with the aim of starting operation in 2026.
China General Nuclear Corporation (CGN): Developed the high temperature gas reactor SMR "HTR-PM". Commercial operation began in 2021 in Shandong Province.
South Korea
Korea Hydro and Nuclear Power Co., Ltd. (KHNP): Developed the SMR "APR+" based on the Korean standard light water reactor (APR1400). Aiming to start operation in the early 2030s.
Others
Argentina: INVAP developed the light water reactor type SMR "CAREM".
UK: Rolls-Royce developed a light water reactor type SMR.
Canada: Terrestrial Energy developed the molten salt reactor type SMR "IMSRTM400".
Japan
Mitsubishi Heavy Industries: Developing a light water reactor type SMR.
Hitachi: Developing a light water reactor type SMR.
Materials used in SMRs: Global share and Japan's position
The materials used in SMRs vary greatly depending on the reactor type, and each has its own characteristics.
Light water reactor type SMR
Main materials: Stainless steel, nickel alloy, zirconium alloy, etc.
Production area trends and share:
Stainless steel: China accounts for about half of the world's production.
Nickel: Indonesia and the Philippines are the main production areas, with Indonesia accounting for about 37% of the world's share.
Zirconium: Australia and South Africa are the main production areas, with Australia accounting for about 35% of the world's share.
High temperature gas reactor type SMR
Main materials: Graphite, silicon carbide, heat-resistant alloy, etc.
Production area trends and share:
Graphite: China accounts for about 70% of the world's production.
Silicon carbide: China accounts for about half of the world's production.
Heat-resistant alloy: The main production areas are the United States, Europe, Japan, etc.
Molten salt reactor type SMR
Main materials: Hastelloy, nickel alloy, graphite, etc.
Production area trends and share:
Hastelloy: Haynes International of the United States is the main manufacturer.
Nickel: Indonesia and the Philippines are the main producing countries, with Indonesia accounting for approximately 37% of the world market share.
Graphite: China accounts for approximately 70% of global production.
Other reactor types
Main materials: Varies depending on the reactor type, but generally steel, nickel alloys, zirconium alloys, etc. are used.
A strategy for the future needs to be developed from multiple angles, taking into account the following points:
Addressing the declining birthrate and aging population
Resolving labor shortages:
Promoting employment for women, the elderly, and foreigners
Careful consideration of immigration policies
Utilizing technological innovation, AI, and robots to improve productivity
Ensuring the sustainability of the social security system:
Reviewing and streamlining spending
Enhancing and streamlining medical and nursing care services
Strengthening the comprehensive community care system
Promoting economic growth
Promoting innovation:
Supporting startups and expanding R&D investment
Investing in digitalization and greening
Creating new industries and upgrading existing industries
Strengthening international competitiveness:
Promoting free trade agreements and developing overseas markets
Fostering and attracting global human resources
Regulatory reform and improving the business environment
Regional revitalization
Regional decentralization:
Correcting Tokyo's overconcentration, attracting businesses and human resources to regional areas
Promoting regional universities, revitalizing regional industries
Regional revitalization using digital technology
Building a sustainable regional community:
Introducing renewable energy, utilizing regional resources
Promoting tourism and culture
Revitalizing communities
Role in the international community
Security:
Strengthening the Japan-US alliance, strengthening defense capabilities
International contributions, active participation in peacekeeping activities
Strengthening cybersecurity measures
International cooperation:
Maintaining and strengthening a free and open international order
Contributing to global issues such as climate change, infectious diseases, and poverty
Contributing to stability and prosperity in the Asia-Pacific region
Education
Human resource development:
Developing global and STEM human resources
Promoting recurrent education and lifelong learning
Strengthening digital literacy education
Education reform:
Realizing education that develops individuality and abilities
Utilizing ICT, correcting educational disparities