米国で相次ぐ原発の「出力増強」、AIの電力需要を賄えるか？

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米国最大の原子力発電事業者コンステレーションが、既存の原子炉11基で1ギガワット近い出力増強を計画している。データセンター向けのクリーン電力を素早く増やす手段として注目されるが、実際にどれだけ上乗せできるのか。

電力需要が高まるこの時代、人々はあらゆる発電所から可能な限り多くの電力を絞り出そうとしている。

ここ数週間、原子力発電所がまさにそれを実現しようとしているという大きなニュースがあった。米国最大の原子力発電事業者であるコンステレーション（Constellation）は、6つの発電所にある既存の原子炉11基において、合計で1ギガワット近い新規容量を追加する計画を発表した。そして10月5日には、米エネルギー省が、ヴィストラ（Vistra）が以前から発表していた3つの発電所のアップグレードに向けて、同社に42億ドルの融資を供与した。

既存の原子炉により多くの電力を生産させることは、データセンター向けのクリーン電力を迅速に増やすのに役立つかもしれない。しかし、実際にどれだけの追加電力を見込めるのだろうか。

既存の原子力発電所の設備をアップグレードすることで、より高い出力容量に到達できるようになる。このプロセスは「出力増強（パワーアップレート）」と呼ばれる。米国では1970年代からこうした取り組みが実施されてきたが、電力需要が横ばいとなり、安価な天然ガスが原子力発電所に財政的圧力をかけるようになったここ数年は、あまり一般的でなくなっていた。一部の原子力発電所は閉鎖され、他の発電所でもより多くの電力を生産するために追加投資をする意味があまりなかった。2001年から2010年の間に、米原子力規制委員会（NRC）は80件を超える出力増強を承認した。2011年から2020年の間では、その数は33件だった。

しかし、人工知能（AI）の隆盛とそれに伴う電力需要の急増により、状況は変化してきている。パリセードやスリーマイル島のような閉鎖済みの発電所が再開を急ぐ様子が見られるようになった。そして既存の発電所も再び出力増強を目指している。

出力増強の中には、発電所における計器の設定値や計算の変更といった軽微なものもある。しかし、原子炉の出力を最大20％押し上げることができるようなより大規模な改修には、発電所設備の交換が必要となる。

一般的に、出力増強では、原子炉においてより高濃縮の燃料、あるいはより大量の新燃料を使用することになる。それによってより多くの蒸気を生成でき、その蒸気でタービンを回して発電する。その追加エネルギーに対応するため、主タービンやポンプ、モーター、発電機、変圧器といった設備がアップグレードされる。

米国で直近に承認された大規模な出力増強は、アラバマ州にあるブラウンズフェリー原子力発電所の原子炉3基を対象としたものだった。4億7500万ドルを投じたこのプロジェクトにより、同発電所は2018年から2019年にかけて出力容量を14%拡大した。

しかし、今後事態は急速に進展する可能性がある。コンステレーションは先日、原子炉11基の出力増強に43億ドル以上を投じる計画を発表した。追加される電力は、米国の家庭約70万戸分に相当する。

その背後にあるのは、巨大テック企業の資金だ。グーグルはこれらの発電所から電力を購入することに合意しており、この20年間の契約が出力増強を実現させる大きな要因となった。コンステレーションの最高経営責任者（CEO）であるジョー・ドミンゲスはニューヨーク・タイムズに、「これらは資本集約的かつ労働集約的なプロジェクトであり、率直に言って、市場で取引されている価格とは異なる価格設定が必要になります」と語っている。

同じくここ数週間のうちに、米エネルギー省はペンシルベニア州とオハイオ州にあるビストラの原子力発電所群のアップグレードと近代化を支援するため、40億ドル以上を拠出すると発表した。これらのプロジェクトによって433メガワットの出力容量が追加される予定で、メタ（Meta）はすでに長期契約のもとでこれらの発電所から電力を購入することに署名を済ませている。

コストについて一言付け加えておきたい。キロワット単位で見ると、コンステレーションのこのプロジェクトは新規原子炉を建設するよりも安価だ。しかし、エネルギー貯蔵システムを備えた大規模太陽光発電所やコンバインドサイクル天然ガス発電所を新設するよりは高くつく。

これほど高いコストにもかかわらず、出力増強への需要は高い。現在、米国の原子力発電の総出力容量は約98ギガワットである。予測にはばらつきがあるが、出力増強によって3〜8ギガワット程度の追加容量が見込めるとされている。米国における出力増強の潜在的な余地のうち、かなりの部分はすでに織り込み済みだ。米原子力規制委員会は2032年までに、原子炉に2.4ギガワットの出力を追加する申請がなされるとすでに見込んでいる。

ただし、これらの計画（および米国における出力増強の全体的な潜在量）を適切な文脈で捉えることが重要だ。東海岸の大部分を管轄する送電網運営者であるPJMは、2030年までにAIに起因する追加ピーク需要が約30ギガワットに達すると見込んでいる。全国規模で考えられるすべての原子力出力増強を合わせても、その需要のごく一部しか賄えない。

ゼロエミッション電力をできる限り多く確保する必要があるこの時代において、既存の原子炉を最大限活用することは比較的容易に得られる成果だ。しかし、需要は依然として大きく、それを満たすためにより多くの原子力発電が必要であるならば、いずれは実際に新しい原子炉を建設することが求められるだろう。

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