原子力市場 サイズと展望 2024-2032

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原子力発電市場の成長要因

クリーンエネルギーへの高まるニーズ

二酸化炭素排出量の増加は世界に悪影響を及ぼしており、その結果、世界中の国々が二酸化炭素排出量削減に向けた行動を開始しています。2016年には、国連気候変動枠組条約に基づくパリ協定が炭素排出量の削減を目的として締結されました。この協定は、資金調達、適応、そして温室効果ガス排出量の削減を網羅しています。気候変動の有害な影響を軽減するためには、世界の温室効果ガス（GHG）排出量を大幅に削減する必要があります。化石燃料発電所による発電が純炭素排出量の大部分を占めているため、原子力発電所への需要は炭素排出量の増加を抑制すると期待されています。

抑制要因

再生エネルギー源との熾烈な競争

世界中で再生可能エネルギーの成長が爆発的に進んでいます。その結果、いくつかの地域では原子力産業への外国直接投資（FDI）と投資が減少しています。2020年末までに、原子力発電の総設備容量は2000年以降約40GW（年間2.1GW）増加し、約392.61GWに達しました。原子力発電と比較すると、2000年以降、700GW以上の風力発電と700GW以上の太陽光発電の容量が追加されました。

複雑で大規模な集中型の原子力発電所と比較して、シンプルで分散型の技術はより迅速に導入できるため、再生可能エネルギー容量の開発に貢献するもう一つの要因となっています。中国は世界の原子力発電市場で圧倒的なシェアを誇っているにもかかわらず、2020年にはわずか約2.01GWの原子力発電容量しか系統に導入されませんでした。同じ期間に、約136GWの再生可能エネルギー発電容量が新たに稼働を開始しました。

市場機会

寿命延長と積極的な政策が実施されている原子力発電所

各国で、長期運転および高経年化管理プログラムが実施されている原子力発電所が増加しています。これは、当初の目的を超えて原子炉の寿命を延ばすこと、すなわち、多くの国で有利な政策に支えられた継続的かつ安全で持続可能な運転を保証することに貢献しています。経済協力開発機構（OECD）加盟国では、原子炉の寿命延長は当たり前のものとなっています。ほとんどの事業者は、運転延長許可を申請する際に、技術の進歩、安全性の向上、燃料性能、特性変更、燃料交換スケジュール、リードタイムなどを準備しています。

ほとんどの原子炉は当初、25～40年の運転しか想定されていませんでしたが、工学的分析により、運転継続が可能になりました。米国では、85基以上の原子炉がNRC（米国原子力規制委員会）から免許の更新を受け、2016年末までに運転寿命が40年から60年に延長されました。フランスではエネルギー政策が変更され、既存の原子炉の運転寿命を40年を超えて延長するとともに、電力ミックスの一部における原子力発電の削減を延長することになりました。

原子力発電市場のセグメンテーション分析

用途別

エネルギー分野は市場の主要な貢献者であり、予測期間中に2.90%のCAGRで成長すると予測されています。原子力エネルギーとは、原子核またはコアを構成する陽子と中性子から放出されるエネルギーです。原子核は複数の原子核に分裂して核分裂を起こしたり、核融合（原子核同士が融合すること）を起こしたりします。核融合技術はまだ研究開発（R&D）段階ですが、現在、発電には核分裂が利用されています。今後数年間、世界の都市化は人口増加と経済成長に伴い加速すると予想されています。

防衛分野において、原子力発電は潜水艦の推進力や、燃料補給なしで長期間海上に留まる海軍艦艇に最適です。陸軍原子力発電プログラム（ANPP）は、1954年に原子力委員会と米国陸軍工兵隊によって設立され、遠隔地や通常はアクセスできない場所で電力と暖房を生成するための小型の加圧水型および沸騰水型原子炉の開発を目的としています。世界初の原子力潜水艦であるUSSノーチラス号は、1955年に進水しました。1960年代には、ノーチラス号は加圧水型原子炉1基を搭載した潜水艦や、ウェスティングハウス社製の原子炉8基を搭載した航空母艦USSエンタープライズ号の建造への道を開きました。

原子炉の種類別

加圧水型原子炉（PWR）セグメントは市場の主要な成長セグメントであり、予測期間中に3.05%のCAGRで成長すると予測されています。世界で最も多く使用されている原子炉の設計は、加圧水型原子炉（PWR）です。PWRでは、高圧水が炉心炉に送られ、炉心炉から放出されるエネルギーによって加熱されます。原子核分裂によって発生した熱は、蒸気の生成に利用されます。中央のタービンユニットは、冷却水と減速水の間の熱交換によって発生した蒸気を利用してタービン発電機を回転させ、発電を行います。蒸気は蒸気発生器で集められ、中央タービンユニットへと送られます。

CANDU（カナダ重水素ウラン）原子炉は、加圧重水炉（PHWR）の別名です。この種の原子炉は1950年代からカナダで開発されてきました。IAEAは、2020年12月時点で48基のPHWR原子炉が稼働し、総発電容量は23.9GWに達すると推定しており、そのほとんどがカナダにあります。PHWRは通常、天然に存在する未濃縮ウラン酸化物を燃料として燃焼させるため、冷却材としてより効率的な重水が必要となります。重水は、燃料濃縮設備なしで原子炉を稼働させ、中性子経済性を向上させることで、原子炉で代替燃料サイクルを使用することを可能にします。PWR原子力施設とは異なり、PHWRの設計では薄壁の圧力管が必要です。これにより、圧力境界を広げ、直径の小さい圧力管を小さくすることが可能になります。

発電を行う原子炉のもう一つの形態は、沸騰水型原子炉です。PWRに次いで世界第2位の市場シェアを占めています。軽水から蒸気を発生させるPWRと類似していますが、この違いは蒸気発生器の仕組みに起因しています。BWRでは、炉心炉で水を直接加熱して蒸気を生成します。蒸気は水蒸気分離器でろ過され、タービンに送られて発電に使用されます。新しい蒸気はPWRと同様に、復水器に排出され、そこで凝縮されて水になります。複数のポンプによって再生された水は復水器から汲み出され、加熱された後、再び炉心炉に送り込まれます。敷地内に設置されたディーゼル発電機は、電力網の停電時に電動ポンプを稼働させます。

ウランを燃料、グラファイトを減速材、ヘリウムガスを冷却材として使用する原子炉は、高温ガス冷却炉として知られています。この原子炉はエネルギーを生成し、最大出力は950℃です。これは、特に英国で広く商業利用されている以前の世代のガス冷却炉のより近代的な派生型です。稼働中の15基のGCR原子炉のうち14基を保有し、純発電容量が約7,725MWである英国は、2020年12月時点でGCR最大の市場でした。英国の原子力エネルギーの大部分は、EDF Energy社の第2世代英国ガス冷却炉の一部である7基のAGR（先進ガス冷却炉）で生産されています。AGRは二酸化炭素を二酸化炭素冷却材、黒鉛を中性子減速材として使用しています。

液体金属高速増殖炉（LMFBR）では、冷却材としてナトリウム、ナトリウム-カリウム合金、水銀、鉛、鉛-ビスマス、スズなど、様々な液体金属が使用されています。これらの冷却材を使用することで、ウラン資源をより効率的に発電することができます。LMFBRは、他の従来の原子力発電所とは異なり、核分裂しないものの99.3%の天然ウランを含むウラン238を使用します。中性子吸収を利用することで、ウラン238からプルトニウム239を生成できます。LMFBRの特徴の一つは、エネルギー生産時に消費する核分裂性物質よりも多くの核分裂性物質を生成することです。原子炉の主要部分は、原子炉心、熱交換器、蒸気発生器、蒸気タービン、復水器の5つです。原子炉心を構成するプルトニウムとウランの酸化物の混合物は、熱と放射線を放出します。発生した熱は液体ナトリウムに吸収され、その熱で2番目のナトリウムループを温め、その後水を加熱します。生成された蒸気によって発電機が作動します。

地域別インサイト

北米：3.00%の成長率を誇る主要地域

北米は最も大きな貢献を果たし、予測期間中に3.00%のCAGRで成長すると予想されています。北米では原子力エネルギーが主要な焦点となっています。米国とカナダは、コンパクトモジュール炉の可能性を探る一方で、原子力発電所の寿命延長に注力しています。2021年11月現在、米国は世界最大の原子力発電所群を保有しており、約30州に93基の原子炉が設置され、総発電容量は95.5GWに達しています。2020年には世界の原子力発電の31%以上を米国が担い、世界最大の原子力発電国の一つとなっています。 2020年、欧州の原子炉は790TWhの電力を発電しました。これは、2019年の発電量からわずか2.3%の減少です。

欧州では、2020年のエネルギーミックスの22%以上を原子力が占め、最も重要な貢献源の一つとなっています。しかし、今後数年間で、ドイツ、フランス、スペインなどの主要国の政府は、一部の原子炉の廃炉を目指しています。原子力発電所の運転寿命は通常30年から40年です。欧州の原子炉の多くはこの年齢に近づいており、その大半が1960年代と1970年代に建設されたため、改良と延命が必要になります。欧州の原子力発電市場では、新規発電設備の増設が若干減少すると予想されています。さらに、水不足や再生可能エネルギー分野への投資といった問題により、原子力産業は制約を受けると予想されています。

中国は2021年までに世界で最も大規模な新規原子力発電計画を策定する予定です。2011年の日本の福島原発事故後、政府が計画の再審査が完了するまで原子炉の認可を停止するという決定を下したことで、これまで規制上の課題に直面してきた中国の原子力発電市場の見通しは、この充実したプロジェクトパイプラインによって改善されると期待されています。中国は最先端の技術と厳格な基準を用いて原子力発電所を開発しています。設計から建設、運転、廃止措置に至るまで、原子力発電所のライフサイクルのあらゆる段階を厳密に管理しています。2021年12月現在、中国では52基の原子炉が稼働しており、総発電容量は49.77GWeです。

1960年代にブラジルとアルゼンチンの政権が原子力発電に重点を置く形で発足した際、南米で初めて原子力発電プロジェクトが観測されました。両国が今後数年間で原子炉の増設を計画していることから、この地域の原子力市場は成長が見込まれています。ブラジルでは、脱炭素化への取り組みの高まりとエネルギー需要の急増により、原子力発電が緩やかに増加すると見込まれています。ブラジルには2基の原子炉があり、2021年8月現在、国内の電力の約3%を生産しています。1982年には、最初の原子力発電所が商業目的で稼働を開始しました。エレトロブラス社とウェスティングハウス社は2020年2月に協力し、最初の原子力発電所であるアングラ1号機の運転寿命を40年から60年に延長しました。

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原子力市場のトップ競合他社

1. BHP Billiton
2. Paladin Energy
3. Bulgarian Energy Holding
4. Electrabel
5. Electronuclear
6. Uranium One
7. Bruce Power
8. New Brunswick Power
9. China Guangdong Nuclear Power Group
10. Fortum
11. Areva
12. EDF
13. Nukem Energy GmbH
14. PreussenElektra GmbH
15. Dominion Resources
16. RWE AG
17. Nuclear Power Corporation of India
18. Ansaldo Energia
19. Enel
20. Tokyo Electric Power Company Inc.
21. Rosatom
22. Heathgate Resources
23. Eskom
24. Vattenfall
25. NRG Energy
26. Korea Electric Power Corporation

最近の進展

• 2024年6月 - ウクライナの国営原子力企業エネルゴアトムとフランスの巨大エネルギー企業EDFは、原子力プロジェクトで協力することに合意しました。この協定には、Nuward社の小型モジュール炉技術とEDF社のギガワット規模の欧州加圧水型原子炉の研究、そして「原子力発電所の運転、原子炉の安全性、信頼性、効率の維持に関する経験の交換」が含まれます。
• 2024年6月 - ニューヨーク・タイムズによると、マイクロソフトの共同創業者は、従来の原子力発電所よりもコンパクトで、おそらくより迅速に建設できる新しいタイプの原子炉を開発している原子力スタートアップ企業TerraPowerに期待を寄せています。