Why the grid relies on nuclear reactors in the winter

稼働率99.6%、計画的な繁忙期・閑散期が支える原発の信頼性

米国の原子炉は7月28日、稼働率99.6%を記録した。夏冬は電力需要に応じてフル稼働し、春秋に燃料交換やメンテナンスを実施する。この計画的な運転パターンが高い信頼性を実現している。 by Casey Crownhart2025.12.05

この記事の3つのポイント

2024年の世界商用原子炉の平均設備利用率は83%、米国では7月に99.6%の稼働率を記録している
1970年代の設備利用率60%から現在の高水準まで向上したのは数十年の運転経験の蓄積による成果である
次世代原子炉技術は既存炉ほどの初期信頼性を持たず、同等の運転実績達成が今後の重要課題となる

summarized by Claude 3

買い物やお菓子作り、ホリデーシーズンの計画で私たちが忙しくなる中、原子力発電所も年間で最も忙しい時期の一つに向けて準備を進めている。

米国では、原子炉は予測可能な季節的な傾向に従って運転されている。夏と冬は電力需要が最も高くなる傾向があるため、発電所の運転員は、それ以外の時期にメンテナンスや燃料交換を計画的に実施している。

この計画的な規則性は一見平凡に見えるかもしれないが、運転中の原子炉がこれほど高い信頼性と予測可能性を持っているという事実は、実に驚くべき偉業である。今後数年間でこの原子炉群に加わることが期待されている次世代技術にとって、これは大きな責任を伴うことになる。

一般に、原子炉は可能な限りフル稼働に近い一定の出力レベルで運転される。2024年には、世界の商用原子炉の平均設備利用率（実際のエネルギー出力と理論上の最大出力の比率）は83%であった。北米では平均約90%を記録している。

（注記しておくが、この数字だけを見て発電方式を比較するのは必ずしも適切とは限らない。天然ガス発電所の設備利用率が低い場合、それは主に不均一な需要に対応するために、意図的に運転をオン・オフしているからだ）。

これらの高い設備利用率でさえ、原子炉群の真の信頼性を過小評価している可能性がある。停止の多くは計画的に実施される。原子炉は18〜24か月ごとに燃料交換が必要となり、運転員は、エアコンや暖房をフル稼働させる季節ほど電力需要が高くない春や秋に、これらの停止を計画する傾向がある。

米国エネルギー情報局の原子力発電停止に関するこのグラフを見てみよう。特に真夏のピーク時には停止がほとんどなく、米国のほぼすべての商用原子炉がフル稼働に近い状態で運転されている日もある。今年の7月28日には、原子炉群の稼働率が99.6%に達した。これに対し、10月18日には設備利用率が77.6%に低下しており、この時期には燃料交換や保守作業のために複数の原子炉が停止していた。現在、私たちは原子炉が再稼働し、停止率が再び低下する、もう一つの繁忙期へと向かっている。

すべての停止が計画されたものとは限らない。テネシー州のセコイア原子力発電所では、2024年7月に発電機の故障が発生し、2基ある原子炉のうち1基が停止した。この停止はほぼ1年に及んだ（その間、電力会社は発電所の寿命を延ばすための保守作業も実施した）。その原子炉が再稼働してからわずか数日後、水位の低下により発電所全体が停止を余儀なくされた。

そして、今年初めにクラゲがフランスの2つの原子力発電所で混乱を引き起こした出来事を忘れることはできないだろう。2回目のケースでは、柔らかいこの生物が、イギリス海峡から冷却用の水を吸い上げるパルエル原子力発電所の取水設備のフィルターに入り込み、発電所は出力をほぼ半分にまで落とさざるを得なくなった。もっとも、数日以内に復旧している。

クラゲによる混乱や突発的な保守作業を除けば、世界の原子炉群は非常に高い信頼性で運転されている。しかし、これが常にそうであったわけではない。1970年代には、原子炉の平均設備利用率はわずか60%であり、稼働とほぼ同じ頻度で停止していた。

現在の原子炉群は、数十年にわたる運転経験の恩恵を受けている。そして今、原子力産業に新たな技術を導入しようとする企業が増加している。

燃料や冷却材に新しい材料を用いる次世代原子炉は、既存の原子炉群から多くの教訓を学ぶことができる一方で、まったく新しい課題にも直面するだろう。

これは、初期の実証炉が、現在の商用炉ほどの信頼性を最初から持たない可能性があることを意味している。「他のあらゆる初回技術と同様に、初回の原子力も非常に困難です」と、マサチューセッツ工科大学（MIT）の原子力科学工学教授であるコルーシュ・シルヴァンは述べている。

つまり、溶融塩原子炉や小型モジュール炉（SMR）、あるいはその他の設計も、技術的なハードルを克服し、自らの運転パターンを確立するまでに時間を要する可能性が高い。原子炉群が、電力需要に応じた整然とした季節変動に沿って稼働することを当然と感じられるようになるまでには、何十年もの年月がかかっている。

ハリケーンや電気系統の故障、クラゲの侵入といった予期しない問題が発生し、原子力発電所（あるいは他の発電所）を停止させる事態は今後も避けられないだろう。しかし全体として見れば、現在の原子炉群は極めて高い一貫性を持って運転されている。次世代技術にとって、今後の主要な課題の一つは、自らも同様の運転実績を達成できることを証明することである。

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ケーシー・クラウンハート [Casey Crownhart]米国版気候変動担当記者: MITテクノロジーレビューの気候変動担当記者として、再生可能エネルギー、輸送、テクノロジーによる気候変動対策について取材している。科学・環境ジャーナリストとして、ポピュラーサイエンスやアトラス・オブスキュラなどでも執筆。材料科学の研究者からジャーナリストに転身した。