SMRとは？メリット・デメリット、国内外の開発事例や各国の取り組みを解説

SMRとは、1基あたりの電気出力が300MW以下の小型モジュール型原子炉です。電気出力が1,000MW程度である従来の原子炉と比較すると、小型で立地場所を柔軟に選択しやすい特徴を持っています。

SMRは、従来の原子炉に比べて安全性や建設コストの面で有利であるとされています。日本だけでなく、アメリカやイギリス、ロシアや中国など世界各国で研究開発が進められている原子炉です。

もともと原子炉は、CO2（二酸化炭素）の排出量が少ないエネルギー源として注目されてきました。SMRは小型である特徴から、さらに複数のメリットが期待されています。

SMRは小型で出力も低いことから、安全性を確保しやすい点がメリットです。

原子炉の安全性を考える上で、高温となる炉心の冷却は重要な要素です。炉心が大きければ、冷却には冷却ポンプなどの機器を設置して炉心を冷やさなければなりません。SMRは炉心が小さく、事故が起こった際にも、自然循環での冷却が可能とされています。

例えば、日本原子力研究開発機構が開発を進めるナトリウム冷却高速炉では、事故時に制御棒が重力で落下し、自然に核反応が止まるシステムが想定されています※。

また、事故時の損害を小規模に抑えやすく、安全系設備がシンプルな構造となることで、故障や、人為的なミスによるリスクを防げる側面と、建設・保守コストを削減できる特徴を持っています。

※出典：原子力委員会「新型炉について期待と求められる対応 国際機関の文書等に基づく整理」

SMRは、モジュール性を持つ点が特徴です。工場で多くの部材をユニットとして製造し、現地ではそのユニットを組み立てて設置できます。

建築現場で部材の加工を行わず、規格化されたユニットを現場で組み立てる「モジュール建築」をイメージすると良いでしょう。設置が比較的容易であり、品質の維持・向上、工期短縮や初期費用の低減により、建設コストの抑制が見込まれる原子炉です。

SMRは、小型でモジュール性を持つため、設置場所を比較的柔軟に選べるメリットがあります。

具体的には、離島や山間部などの送電網が未発達な地域や、工場や医療施設での利用も理論上は可能です。加えて、発電での利用目的の他、寒さの厳しい地域での熱供給、遠隔地での小規模なグリッド電源、水素の製造、海水の淡水化や船舶用の動力など、様々な目的での活用が期待されています。

複数のメリットが見込まれるSMRですが、現時点では、いくつかのデメリット・課題がある点も事実です。以下では、2つの観点からデメリット・課題を解説します。

SMRは、世界で80以上の拠点で開発が進められています。

ただし、すでに運転開始しているSMRは、ロシアの海上浮揚式原子力発電所（FNPP）のアカデミック・ロモノソフ号と、中国山東省の石島湾サイトのペブルベッド型モジュール式高温ガス炉（HTR-PM）など、数少ない現状です。

SMRは技術開発の途上にあり、安全基準の確立も検討段階です。従来の原子炉とは構造が異なるため、新たなサプライチェーンも確立しなければなりません。社会実装に至るまでには、解消すべき課題が多い状況です。

SMRは、大型化によるスケールメリットを受けられない点が課題です。

一般的に、発電コストは電気出力が高くなればなるほど割安になります。SMRは小型である点が特徴であり建設コストは抑えられますが、1基あたりの収益を考えると、大型原子炉よりも少なくなる傾向です。

SMRの普及には、炉型の標準化と大量生産の実現によるコスト削減に加え、大きな市場が不可欠とされています。

SMRは、世界各国で様々な種類が開発されています。以下では、水冷却炉と非水冷却炉に分けてSMRの種類を解説します。
 

水冷却炉は、減速材や冷却水に水を使用する原子炉です。なかでも、軽水（普通の水）を使用する原子炉は「軽水炉」と呼ばれ、日本を含む世界の多くの原子炉で採用されています。

水冷却炉タイプのSMRは、従来の原子炉技術の蓄積を応用できる点が特徴です。

軽水炉は、加圧水型（PWR）と沸騰水型（BWR）などの種類に分けられます。加圧水型はホルテック・インターナショナルの子会社が開発する「SMR-160」、沸騰水型は日立GEニュークリア・エナジー株式会社が開発する「BWRX-300」で採用されています。

非水冷却炉は、冷却に溶融塩や液体金属、気体などを使用する原子炉です。

融点が高い溶融塩を液体燃料として使用する「溶融塩炉」、ナトリウムなどの液体金属を使用する「高速炉」、ヘリウムガスを使用する「高温ガス炉」などの原子炉が開発されています。

SMRを開発する企業では、実用化に向けて必要な技術の開発を進めています。以下では、3つのSMRの事例を紹介します。

NuScale SMRは、アメリカのNuScale社が開発を進めるSMRです※1。自然循環による炉心の冷却、制御棒挿入やタービンバイパスによる負荷追従運転などの特徴を持っています。1モジュールの電気出力は60MW、最大12個のモジュールを設置可能です。

なお、2023年11月、NuScale社は2029年に運転開始を予定していた初号機プロジェクトの開発中止を発表しました※2。理由には、売電先の確保目標に届かないことなどを挙げています。

ただし、2023年10月にはスタンダード・パワー社との新しいプロジェクトも発表されており、これまで開発された技術やノウハウは引き継がれると想定されています。

※1出典：経済産業省 資源エネルギー庁「原子力にいま起こっているイノベーション（前編）～次世代の原子炉はどんな姿？」
※2出典：内閣官房「（参考資料）原子力（次世代革新炉）」
 

BWRX-300は、日立GEニュークリア・エナジー株式会社と米GE Hitachi Nuclear Energy社が開発を進めるSMRです※。アメリカのテネシー州やカナダのオンタリオ州などでプロジェクトが進められています。

BWRX-300は、隔離弁一体型の採用によって高い安全性を実現しています。モジュール化率を高めたことによって、SMRの建設にかかる工期や費用の削減を目指している点も特徴です。

※出典：日立GEニュークリア・エナジー株式会社「小型軽水炉 BWRX-300」

ACP100は、中国核工業集団公司（CNNC）が開発しているSMRです※。「玲龍一号」とも呼ばれ、2016年にはIAEAの安全審査を通過しています。2021年7月に着工され、2026年の完成を目指しています。

※出典：国立研究開発法人 科学技術振興機構「玲龍一号：多目的小型モジュール加圧水型炉の開発」

SMRの社会実装へ向け、各国政府は企業のSMRに対する研究開発を支援しています。

例えば、アメリカでは、SMRの技術開発支援として、NuScale社へ約1355億円の支援を行いました※。イギリスでは革新原子力ファンド内で、SMR開発に約322億円を充てており※、フランスや韓国など、その他の国々でも政府支援が実施されています。

SMRが実用化されれば、エネルギーの供給保証が促進される他、地球温暖化への対策でも役立ちます。今後も継続的な政府支援が予想され、関連する技術を持つ企業にとって、ビジネス機会となる分野です。

※出典：内閣官房「（参考資料）原子力（次世代革新炉）」

日本では、2019年4月の原子力イノベーション推進イニシアティブ事業内でSMRを含む原子力技術への政府支援が実施されています。

また、経済産業省の審議会である原子力小委員会では、革新炉ワーキンググループが立ち上げられ、SMRを含む原子力技術の議論が進められています。

日立GEニュークリア・エナジー株式会社によるBWRX-300の開発、三菱重工業株式会社による多目的利用小型PWRの開発など民間企業の取り組みも進められており、今後のさらなる技術革新が期待される状況です。

エネルギーの安定供給などを目的に、各国政府・企業はSMRを含む新エネルギー開発を進めています。日々移り変わる状況を捉えるため、SMRを含む新エネルギー開発事業に従事するなら、関連する情報収集が大切です。

「SMART ENERGY WEEK」 は新エネルギーの総合展であり、世界各国から専門家が来場するため、最新のトレンドに触れられます。「SMART ENERGY WEEK 」は以下の展示会で構成されており、多分野の情報収集が可能な点も特徴です。

ご来場いただくと、水素燃料電池や太陽光発電、二次電池などの様々な新エネルギーの最新動向に触れられます。

会場では具体的な商談も行われ、多方面との関わりが生まれる可能性がある展示会のため、関連する技術をお持ちの方は当展示会への出展もぜひご検討ください。

■SMART ENERGY WEEK
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■H2 & FC EXPO 水素燃料電池展
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■PV EXPO 太陽光発電展
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■BATTERY JAPAN 二次電池展
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■SMART GRID EXPOスマートグリッド展
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■WIND EXPO 風力発電展
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■BIOMASS EXPO バイオマス展
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■ZERO-E THERMAL EXPOゼロエミッション火力発電EXPO
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SMRは、1基あたりの電気出力が300MW以下と低く、モジュール性を持つ小型の原子炉です。カーボンニュートラルの実現に向け、安定供給が可能な原子力の新たな原子炉として研究されています。

SMRは、CO2の排出量が少なく、安全性やモジュール性、設置場所の柔軟性の面でメリットがあります。ただし、現時点で運転開始しているSMRの数は少なく、今後さらなる研究・開発が求められる原子炉です。

SMRの社会実装に向け、各国は積極的な政府支援を実施しており、今後の動向が注目されます。

なお、最新動向を把握するには、展示会の活用が役立ちます。新エネルギーに関する情報収集を行いたい方は、ぜひ「SMART ENERGY WEEK -スマートエネルギーWeek-」にご来場ください。

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※「H2 & FC EXPO 水素燃料電池展」「PV EXPO 太陽光発電展」「BATTERY JAPAN 二次電池展」「SMART GRID EXPOスマートグリッド展」「WIND EXPO 風力発電展」「BIOMASS EXPO バイオマス展」「ZERO-E THERMAL EXPOゼロエミッション火力発電EXPO」は、「SMART ENERGY WEEK -スマートエネルギーWeek-」の構成展です。