核エネルギーのボトルネックを打破：トリウムからウランへの変換が世界の電力安全保障を再構築

中国は、西洋の核プログラムが数十年追求してきたことを成し遂げました—運用中の溶融塩炉において持続的なトリウムからウランへの変換を実証したのです。この成果は次世代核技術の画期的な瞬間を示し、世界のエネルギー自立と炭素削減戦略に深い影響を与えます。

技術的ブレークスルー：何がこれを特別にしているのか

中国科学院上海アプリケーション物理研究所（SINAP）がゴビ砂漠に建設した実験用トリウム溶融塩炉 (TMSR)は、豊富に入手可能な元素であるトリウム-232を核分裂を維持できる発裂性物質であるウラン-233に変換する燃料変換プロセスを成功裏に検証しました。2023年10月に臨界状態を達成して以来、炉は信頼性の高い熱エネルギーを生成しつつ、この変換を確認する実験データも同時に生産しています。

従来の核炉が固体のウラン燃料棒に依存しているのに対し、TMSRは液体燃料を溶融フッ化物塩に懸濁させて使用します。この二重機能の設計は、燃料源と冷却媒体の両方として機能し、運転を停止することなく継続的な燃料補充を可能にします。SINAPの副所長である李青軒氏によると、このアプローチは燃料効率を飛躍的に向上させるとともに、長寿命の放射性廃棄物の生成を大幅に最小化し、核産業の最も持続的な環境問題の一つに対処しています。

なぜトリウムの利用がこれまで以上に重要なのか

この炉のブレークスルーは、自己持続型サイクルに焦点を当てています。トリウムは炉内で中性子を吸収し、ウラン-233に変わり、その後核分裂連鎖反応に参加します。この「燃焼しながら育てる」過程により、燃料の補充は内部で行われ、外部での高コストな製造を必要とせず、単一のトリウム負荷からほぼ無限のエネルギー潜在能力を生み出します。

中国にとって特に重要なのは、この技術が重要なエネルギーの脆弱性に対処する点です。現在、中国はウランの80％以上を輸入しており、その核分野は地政学的緊張や商品価格の変動にさらされています。一方、トリウムは中国の領土内に非常に豊富に存在します。保守的な推定では、中国のトリウム埋蔵量は130万から140万トンとされており、内モンゴルのバヤンオボ鉱山だけでも、千年以上にわたって国内のエネルギー需要を賄うのに十分です。

従来の核インフラと比較した優位性

トリウムを燃料サイクルとする第四世代の溶融塩炉は、多くの安全性と効率性の利点を提供します。これらは高圧の容器を必要とせず、大気圧下で動作し、化学的に安定な塩を用いて放射性物質を封じ込め、爆発や漏洩のリスクを大幅に低減します。この根本的に異なるアーキテクチャは、過去五十年間にわたり世界の核エネルギーを支配してきた軽水炉設計からのパラダイムシフトを示しています。

この開発のタイムライン自体が、中国の実行能力を強調しています。2018年に建設を開始し、2022年に環境省の運用承認を得て、2023年10月に最初の臨界に達し、2024年中頃までに完全運用能力に到達、そして年末までに世界初のトリウム燃料負荷実験を完了しました。中国は現在、建設中の核炉数で他国を上回り、建設の進行速度は西洋の競合国の約2倍のペースで進んでいます。

より広い文脈：これがエネルギー未来にとって重要な理由

米国、フランス、日本はトリウム炉の概念を探求してきましたが、いずれも実験段階から運用段階へと成功裏に移行していません。中国のTMSRは、世界で最初の持続的かつデータを生成するデモンストレーションを実現しています。これにより、中国はエネルギー安全保障の未来と長らく考えられてきた技術分野の事実上のリーダーとなっています。

経済的側面もこの流れを強化しています。過去50年間で、米国の原子力建設コストは大幅に上昇しましたが、中国は建設費を約半分に抑えています。このコスト優位性と継続的な技術進歩により、中国と西洋諸国の核インフラ開発の間に格差が拡大しています。

中国科学院は2011年にTMSRプログラムを開始し、持続可能なエネルギーシステムの開発と炭素排出削減を目指す国家戦略の一環として位置付けました。成功したトリウムからウランへの変換は、その10年にわたる先進核分裂技術への投資の成熟を示し、発電だけでなく、産業用熱や燃料安全保障といった長期的な応用も見据えています。