トリウムウラン燃料変換、世界初 中国の第4世代原子力で差をつける

2025年度中国の「科学の十大進展」が発表され、この成果は控えめに選出されたものの、世界のエネルギー業界の神経を直撃する内容となった。中国科学院上海応用物理研究所が主導して完成させた、トリウム基溶融塩炉のトリウム・ウラン燃料転換は、世界で初めてこの技術ブレークスルーを実現したプロジェクトとなった。

アメリカは半世紀以上前からこの研究を始めていたが、結局は中断された。技術リレーを引き継いだ中国は、コアとなる難題を食い下げただけでなく、世界のエネルギー構図を再編するための入場券まで手に入れた。こうした背景は、本当にただの技術追随なのだろうか？おそらく、そう単純ではない。

トリウム基溶融塩炉システム構造図：各コンポーネントを示したトリウム基溶融塩炉の循環システムの概念図

20世紀の50年代、アメリカのオークリッジ国立研究所はトリウム基溶融塩炉の研究を開始し、1965年に実験炉を建設した。運転は1万時間以上に及び、技術の実現可能性を検証した。しかし冷戦期の戦略調整により、この開発はその場で打ち切られ、その後半世紀あまり、燃料転換の核心的な難題を突破できないままだった。

2000年、トリウム基溶融塩炉は第4世代原子力の6つの主要技術ルートの1つに挙げられたが、国際的には終始、コンセプト検証段階にとどまっていた。中国がこの技術を引き継いだ後、実に14年をかけて攻め続け、100以上の研究機関、1,000回を超える実験の末に、炉内でトリウム・ウラン燃料転換を実現し、実験から検証までの全プロセスをやり切った。

旧式の原子力発電所のコントロールルーム：作業員が旧式の原子力発電設備を操作する場面

多くの人は技術ブレークスルーだけを見ていて、別の重要な事実に気づいていない。今回のブレークスルーの核心設備における国産化率は90%超であり、重要設備はすべて自主生産を実現している。溶融塩の腐食という難題を克服するGH3535ニッケル基合金は、腐食量を国際標準の1/10まで抑え、オンライン燃料処理システムの精度制御は1ミリメートル以内に収めた。

これは単なる技術追随ではない。大国に見捨てられたレースコースの上で、最初から完全な技術体系を作り上げたのだ。

中国のトリウム資源埋蔵量については、2つの異なる統計の見方がある。工業埋蔵量は28万トンで世界の5分の1を占める一方、内モンゴルのバイユンオオボ鉱区では、100万トン級の随伴トリウム鉱がすでに確認されており、世界シェアは60%超だ。どちらのデータであっても意味するのは1つのことだ。すなわち、中国がトリウム基溶融塩炉を発展させるのは、天然資源の優位性があるからだ。

さらに面白いのは、トリウムの大半がレアアース採掘の随伴鉱だということだ。世界最大のレアアース生産国である中国は、単独で鉱山を掘る必要がなく、レアアースのテーリング（尾鉱）から抽出するだけで燃料を得られる。これにより、資源の自立したクローズドループが直接形成される。この先天的な優位性は、他のいかなる国にも真似できない。

1トンのトリウムの核分裂で生まれるエネルギーは、350万トンの石炭に相当する。現時点の工業埋蔵量だけでも、中国のエネルギー需要を数千年支えられる。もしこの技術が商業化されて広く普及すれば、中国は輸入ウランへの依存から完全に脱却でき、エネルギー安全保障の切り札がさらに厚みを増す。

第4世代原子力の世代間図：5世代の原子力技術の進化を示す情報図

資源面の優位性に加えて、トリウム基溶融塩炉には従来の原子力発電に対して、代替できない2つの優位性がある。安全性と立地の柔軟性だ。従来の加圧水型炉は高圧運転が必要で、大量の水冷に依存しなければならず、沿岸に建設する必要がある。さらに、炉心の溶融（メルトダウン）リスクもある。

トリウム基溶融塩炉は常圧運転で、燃料は溶融塩の中で直接溶ける。温度が上がると、核反応は自然に減速する。極端な状況に遭遇すると、溶融塩は自動的に凝固し、放射性漏えいのリスクを徹底的に排除する。大量の水冷が不要なため、内陸のゴビ（乾燥地帯）に直接建設できる。超高圧電力網を頼りに、西の電力を東へ送ることで、中国のエネルギー分布の不均一という問題を解決できる。

トリウム基溶融塩炉の応用シーンは、陸上発電にとどまらない。生まれつきの安定性により、宇宙基地の電力供給における最適解になる。

月の昼夜周期は14日にも及び、連続する半月の暗闇が太陽光の用途を完全に失わせる一方で、トリウム基溶融塩炉はエネルギー密度が高く寿命も長い。1回の燃料投入で20年にわたり安定運転でき、炉本体はさらに一体化設計が可能で、全体を吊り上げて発射できる。現在、米国のアルテミス月面計画はまだ太陽光に依存しており、核エネルギーの実証は未完了だが、中国は技術面で先手を取っている。

ニュース報道のスクリーンショット：新华网の「トリウム・ウラン核燃料転換」に関する記事ページ

さらに注目すべきなのは、トリウム基溶融塩炉は中国の第4世代原子力ブレークスルーの氷山の一角にすぎないという点だ。世界初の商業運転に入った第4世代原子力発電所――石島湾高温ガス炉冷却炉――は、2023年12月の稼働以来、安定運転を続けている。現在、すでに完全な産業チェーンが形成されており、60万キロワット級の技術方案は施工図設計段階に入っている。霞浦高速炉（クイック）デモンストレーション事業も着実に建設中だ。

溶融塩炉から高温ガス炉、そして高速炉へ。中国は第4世代原子力の複数の主要ルートで同時に花を咲かせている。その背景には、材料科学、核物理、精密製造など、多分野の協同での攻略能力がある。このような全チェーンでのブレークスルーは、世界のどこにももう一つ見つからない。

今の原子力競争は、誰が先にコンセプトを提案するかではなく、誰がエンジニアリング化の難攻不落な硬い骨を食い破れるか、誰が先に完全な技術標準を構築できるかの勝負になっている。

公開された計画によれば、中国は2025年に10メガワットの商用トリウム基溶融塩炉を着工し、2029年に系統連系（並列接続）を達成する見込みだ。これは世界初のトリウム電力の商業化プロジェクトになる。もし2030年までに100メガワット級のデモンストレーション事業を完成できれば、中国はトリウム電力の技術標準策定の主導権を手に入れることになる。

いま業界では非常に興味深い議論がある。多くの人は、トリウム原子力の商業化には数十年かかると考えている。しかし忘れてはならない。石島湾高温ガス炉は、実験炉から商業運転まで、すでに20年以上の道のりを歩んできた。いま技術の蓄積はすでに完了しており、エンジニアリング化のスピードは、私たちが想像するよりも速くなるだけだ。

トリウム基溶融塩炉の主制御室：作業員が近代的なトリウム基溶融塩炉の主制御室で作業している

さらに、トリウム基溶融塩炉の700℃の高温溶融塩は、発電できるだけでなく、水素を同時に製造し、工業プロジェクトに熱供給もできる。総合エネルギー効率は従来の原子力発電に比べて50%向上する。ちょうど高エネルギー消費型産業がグリーン転換を完了するのを後押しできるのだ。このような複数シーンへの適応力は、従来の原子力発電にはできない。

核廃棄物の処理については、トリウム電力が生み出す核廃棄物の量は従来の炉型の千分の1であり、半減期も300年まで短縮されるため、環境への負担は大幅に軽減される。さらにコストはウラン鉱の1割にすぎないため、商業化後の競争力は非常に際立つものになるはずだ。

中国がリードする第4世代原子力競争は、本質的にはエネルギーの自主権の争奪戦だ。私たちの手元には、数千年にわたって利用可能な自立したエネルギーがあり、核心技術、核心資源、そして全産業チェーンまでもがしっかり自分の手中にあるとき、世界のエネルギー構図の天秤は、すでに静かに変わりつつある。

本当に考えるべきなのは、この技術がエネルギー構造を変えるまでにどれくらいかかるのかということではない。中国が第4世代原子力の発言権を握った後、エネルギー輸出に依存する国々は、いったいどのような価格設定ルールに改めて直面するのか――この問いのほうが、技術ブレークスルーそのものよりもはるかに興味深い。