ビル・ゲイツのテラパワーが原子力エネルギーの未来を発明する研究室の内部
ワシントン州ベルビュー – 90年代の交通渋滞の渦中にあった州間高速道路から目と鼻の先で、ビル・ゲイツ氏が設立して10年の新興企業が、次世代の原子炉建設を目指したテストを行っている。
民間資金によるベンチャー企業「テラパワー」には、ほんのわずかな放射性物質しか存在しない。しかし、マイクロソフトの共同創業者とテラパワーの他のリーダーたちの思惑が実現すれば、1万平方フィート（約900平方メートル）の研究所で開発されている技術は、世界中の電力網を強化する可能性がある。
我々は、ベルビューのイーストゲート地区にあるインテレクチュアル・ベンチャーズの施設に隣接する研究所をめったに見学する機会に恵まれ、テラパワーの幹部から、マイクロソフトの共同設立者としてのゲイツ氏の過去と将来のエネルギー革新に対する同氏のビジョンとのつながりについて聞いた。
「ビル・ゲイツ氏がコンピューター分野で成し遂げた偉業を考えれば、私たちは原子力エネルギー分野でも同じ成果をあげようとしていると言えるでしょう」と、テラパワーの社長兼CEO、クリス・レベスク氏は述べた。「原子力技術の実証は、もう十分すぎるほど待たれています。」
太陽光発電や風力発電に注目が集まっている時代に、これは奇妙に聞こえるかもしれないが、レベスク氏は、化石燃料から炭素排出のないエネルギー源への移行において原子力発電が果たす役割は大きいと主張する。
「再生可能エネルギーの普及が世界的に進んでおり、これは気候にとって非常に良いことだと考えています」と彼は述べた。「しかし、再生可能エネルギーの普及には限界があると考えています。…ベースロード電源が必要になるでしょう。もし炭素排出ゼロを目指すなら、原子力発電は必須だと思います。」
アメリカの電力の約20%は原子力発電所から供給されており、再生可能エネルギーは17%、化石燃料は63%です。アメリカは現在、総発電量（キロワット時）で世界をリードしていますが、フランスや日本などの他の国では、原子力発電の割合がより高いです。
原子力は長年にわたり悪評を浴びてきました。主な原因は、スリーマイル島、チェルノブイリ、福島原発といった安全上の欠陥、そして核廃棄物の長期保管に関する長年の懸念です。経済的な要因も状況を悪化させています。水圧破砕法（フラッキング）の恩恵もあり、ガス火力発電所の建設と運用は原子炉よりも安価になっています。
流れを変えるために、テラパワーの 150 人の従業員は、原子力の安全性だけでなく、廃棄物処理や運用コストの問題にも取り組む技術の開発に取り組んでいます。
次世代原子力のアルファベットスープ
こうした技術の一つに、進行波型原子炉（TWR）があります。進行波型原子炉は、濃縮ウランのみに頼るのではなく、濃縮工場で残った廃棄物である劣化ウランを再装填燃料として利用するように設計されています。濃縮ウランで運転を開始した後、原子炉は劣化ウランで数十年にわたって運転を続けることができます。これは、劣化ウランを変換し、原子炉を一回通過させることで実現します。
液体ナトリウムは冷却材として機能し、原子炉から熱を放出して蒸気タービンを回転させます。TWR推進派は、TWRは従来の水冷却原子炉よりも低い圧力で運転され、チェルノブイリ原発事故のような燃料飛散を伴う爆発の影響を受けないため、より安全だと主張しています。
TWRのコンセプトは数十年前から存在しています。専門家の中には、漏洩の可能性と高い化学反応性のため、液体ナトリウムの取り扱いは「極めて困難」だと指摘する人もいます。しかし、テラパワー社のエンジニアたちは、自社の材料技術は、開発中の原子炉で使用される「一貫運転」に対応できるレベルにあると述べています。
レベスク氏は、テラパワー社はパシフィック・ノースウエスト国立研究所を含む米国エネルギー省の国立研究所で行われた広範な研究と、過去10年間にわたって同社が行った独自の研究を活用していると述べた。
「新しいのは、ここ10年から15年で初めて利用可能になった現代のコンピューティング能力によって可能になった高度な物理学です」と彼は語った。
テラパワー社のベルビュー研究所は、同社のコンピュータモデルを実際の環境でテストすることに重点を置いています。実物大の燃料棒と2階建ての高さの燃料集合体テストスタンドを備えていますが、実際の反応燃料は使用しません。テストロッドはステンレス鋼製で、テストスタンドは電気を使用してハードウェアの稼働時のストレスを測定します。
研究所の施設管理者であるブライアン・モリス氏は、放射線被曝量は背景レベルをわずかに上回る程度だと述べた。「ここからワシントンD.C.まで飛行機で行ったとしても、あの研究所に1週間立っているよりも多くの放射線を浴びることになります」と、見学後にモリス氏は語った。
レベスク氏によると、溶融塩化物高速炉（MCFR）と呼ばれるもう一つの技術は、そこまで進歩していないものの、効率性と経済性の向上が期待できるという。MCFR炉は、溶融塩を冷却材と燃料媒体の両方として使用する。
テラパワー社とアトランタに本社を置くサザン・カンパニー社は、オークリッジ国立研究所やアイダホ国立研究所を含むパートナー連合と協力し、エネルギー省から4,000万ドルの費用分担金を得てMCFR開発プロジェクトに取り組んでいる。
現時点では、TWR プロジェクトと MCFR プロジェクトはベルビュー研究所でスペースを共有していますが、今後は MCFR プロジェクトの作業の大部分はワシントン州エバレットに建設中の新しい 65,000 平方フィートの施設で行われることになります。
先週、テラパワー社は、溶融塩が原子炉内を移動する際に機器にどのような影響を与えるかを試験するために設計された等温ループで、1,000時間の連続運転を実施したと発表しました。このループ実験の成功は、実証炉の認可プロセスを支援する本格的な統合効果試験プラットフォームの構築に向けた第一歩となります。
エバレット試験施設では、エンジニアたちがメガワット級の電力を用いて、核反応によって発生する熱をシミュレートします。テラパワー社によると、このシミュレーションにより、原子炉の高温環境における主要部品の試験が簡素化・迅速化されるとのことです。
アメリカでテストされて、海外で販売されるのですか?
次世代原子炉1基の建設だけでも数十億ドルの費用がかかります。そして、財政面と規制面の課題は、技術的課題と同じくらい困難です。この費用を賄う方法を見つけることは、ビル・ゲイツにとってこの1年間、明るい兆しとなってきました。
「ビルといえども、数十億ドル規模の原子炉に単独で資金を提供するつもりはない」とテラパワーの上級副社長兼最高財務責任者、マーシャ・バーキー氏は語った。
ゲイツ氏は一連の声明や議員らとの会談で、米国における最新鋭原子炉実証プロジェクトへの資金提供に官民パートナーシップを活用するという考えを主張してきた。
昨年まで、テラパワーは中国において、別の種類の官民パートナーシップに投資されていました。同社と、国営企業である中国核集団が率いる中国のパートナー企業は、2020年代半ばに稼働開始予定の実証炉の建設に着工する予定でした。
しかし、トランプ政権と中国との貿易摩擦により、この計画は頓挫した。その結果、テラパワーは次世代原子力発電所への連邦資金提供を目的とする議会法案である原子力エネルギーリーダーシップ法（NELA）に注力するようになった。
「中国ではCNNCと提携し、投資を誘致していただいただけでなく、大規模なエンジニアリング人材をチームに迎え入れていただきました」とレベスク氏は述べた。「現在、米国でも同様の取り組みを進めており、複数のパートナーと具体的な協議を進めています。具体的な名前は明かせませんが、テラパワーは優れた技術力を有しており、当社にも優れた事業基盤があるため、NELA申請に向けて複数の提携先を構築しています。」
上下両院でまだ承認されていない超党派の法案は、エネルギー省に対し、2025年までに2つの先進的原子力発電実証プロジェクトを立ち上げ、2035年までにさらに最大5つのプロジェクトを立ち上げるよう求めている。また、連邦電力購入契約を締結するための計画も提示している。
レベスク氏は、実証炉の建設にかかる総費用は、使用される技術に応じて、多かれ少なかれ30億ドルになると見積もっている。
NELAの支援を求める可能性のある企業はテラパワーだけではありません。ジェネラル・アトミックス、トランスアトミック・パワー、ジェン4・エナジー、そしてオレゴン州に拠点を置くニュースケール・パワーも、次世代原子炉のコンセプトを持つベンチャー企業としてリストに載っています。ニュースケールはすでにアイダホ国立研究所に実証炉の建設計画を進めています。これはテラパワーがTWRとMCFRのコンセプトで参考にできるモデルです。
「アメリカ企業と提携し、アメリカの技術を活用したいと考えています」とレベスク氏は述べた。「このプログラムにはアメリカの国立研究所も参加させたいと思っています。もしかしたら、これらのデモ機が国立研究所の敷地内に建設されるかもしれません。」
レベスク氏は、テラパワー社の原子炉設計が太平洋岸北西部で生まれたという事実が、この地域における「サプライチェーンの発展」を後押しする可能性があると述べた。しかし、先進的な原子炉設計が米国における大規模な原子力復興の原動力となるだろうか？それは議論の余地がある。主に、米国が現在、安価な天然ガスを豊富に保有しているからだ。
「米国とカナダは非常に厳しい市場です」とレベスク氏は認めた。「原子力発電が炭素フリーであることの経済的メリットを全く認められなければ、現在の天然ガス価格と競争するのは非常に困難です。それが、私たちがMCFRの推進に尽力している理由の一つです。MCFRには天然ガスと競争できる可能性があると考えています。」
彼は、米国以外ではコスト計算がはるかに良好だと述べた。「他の多くの国では電気料金が高いです」とレベスク氏は述べた。「天然ガスはより難しいです。TWRは米国以外で非常に競争力があると考えています。しかも、天然ガスは既に利用可能です。」
ゲイツ氏は先週、自身のブログ「Gates Notes」への投稿で、世界的な「エネルギー貧困」の問題を指摘した。「世界中で電気にアクセスできない、あるいはアクセスが不安定で電力が確保できない約10億の人々にとって、停電は数日、あるいは数週間続く可能性があります」とゲイツ氏は記した。「そして、こうした停電は単なる不便ではありません。命に関わる事態になりかねません。」
レベスク氏は、核技術には国家安全保障の側面もあると主張する。
「ロシアと中国は、プロジェクト数で30から40対1といった具合に、数で劣勢です」と彼は述べた。「米国は民生用原子力技術を開発した国ですが、このゲームから締め出され始めています。…米国にとって、炭素排出削減技術を持つことは極めて重要ですが、同時に米国の安全保障にも深刻な影響を及ぼします。なぜなら、この次世代の原子力発電を導入しなければ、原子力エネルギーにおける優位性を失い続けることになるからです。」
わずか1年前、テラパワー社は中国に最初の原子力発電所を建設する準備を進めていたことを考えると、これは急激な方向転換のように聞こえるかもしれない。しかしレベスク氏は、テラパワー社の現在の注力分野は、アメリカの原子力発電を再び偉大なものにするという目標と合致していると述べた。
「私たちはアメリカ企業であり、米国の輸出管理法に従わなければなりません。ですから、判決が下された時、私たちはそれに従い、中国での事業を終了しました」と彼は述べた。「政府に『借りがある』と言っているわけではありません。『これらの技術を実証しなければ、アメリカにとって大きなチャンスを逃してしまう』と言っているのです」
レベスク氏は、テラパワー社が過去10年間にわたり「新たな世代の原子力技術者」の育成に貢献してきたと指摘した。
「やる気満々の若者たちが大勢いる」と彼は言った。「中国やロシアのような国は、我々の古い技術を模倣し、それをうまくやっている。…我々は新しい技術を持っている。今こそ次世代の技術を実証する時だ。それが我々アメリカの伝統的な役割だ。我々はコンピューター分野でそれを成し遂げてきた。今度は原子力分野でそれを行う時だ。」
