东亚核能发电的意义——日本的经验与今后的课题

相乐希美
RIETI高级研究员(职位以执笔时为准)

  7月2日,国际原子能机构(IAEA)投票选举了下届总干事,日本的天野之弥当选。今年3月投票时,由于天野与南非出身的候选人的得票数均不过半,所以再次进行了投票。此次投票,在35个理事国的有效票中,天野获得三分之二以上的票数当选。预计今后经过IAEA全体大会批准后,天野之弥将于12月起,继巴拉迪之后成为第五任IAEA总干事。总干事选举出现难产是由于围绕促进和平利用核能与防止核扩散共立并存,IAEA面临重重难题,而且成员国各国之间主张不一。天野是第一个东亚出身的IAEA总干事,在东亚,和平利用核能也越来越成为重要课题。本文想根据日本的经验,对东亚核能发电的意义与今后的课题进行思考。

能源安全保障与地球变暖对策中的核能发电的意义

  “选择新能源还是核能”是一个讨论话题。在我们每天的生活和经济活动所需要的一次能源中,除核能外,在日本国内可以获得的“能源自给率”只有4%。地热、太阳能、风力等新能源只提供了0.6%的能源,还不到水力能源1.4%的一半。这个4%加上核能也只有不到20%。也就是说,我们能源供应的80%都要依靠从海外进口石油、煤炭、天然气等化石燃料。无论从“提高能源自给率”的观点看,还是从“扩大不排放二氧化碳的能源”的观点看,都不是“选择新能源还是核能”的问题,而是“无论新能源还是核能”都必须重视的问题(注1)。

  为了实现能源供应多样化,需要最大限度地扩大引进太阳能、风力等新能源,但是如果从获取能源的原理(也就是“能源密度”)来考虑,只要没有发明出高度革新性的技术,即使把化石燃料全部改变为新能源,也无法期待能够代替核能。这是由于,从现状来看,要把一座核反应堆(大约100万kW)发电改变为太阳能发电,需要建设相当于环绕东京山手铁路线内侧总面积(约67平方公里)的20倍的电池板(注2)。因此,最好的方法是:一方面,在可以建设的地方尽最大可能引进新能源;另一方面,以核能为基础负荷电力能源,通过两种能源的最佳组合,提高日本的能源自给率,为世界减少排放二氧化碳做贡献。这个“电力能源最佳组合”的构想应该能够得到国民的赞同。

  利用能源和技术消除贫困,追求安全而有文化品质的生活,这不仅是日本,也是全世界人民的共同希望。特别是在包括实现了经济高速增长的中国和东盟各国在内的东亚地区,对能源的需求急速增加。在东亚,能源供应的外部依存度越来越高,虽然有的国家能源民族主义高涨,为确保能源权益等而采取进攻性措施,但与其近邻各国围绕能源展开竞争形成对立,还不如采取建设性的措施,作为共同的课题,联合俄罗斯及澳大利亚、印度等交往密切的南亚国家,对东亚地区稳定提供包括核能在内的能源和地球变暖对策,共商未来合作的可行性。

国际性防止核扩散、核能安全的讨论对日本核能政策的影响

  我想以日本为中心回顾一下东亚地区引进核能的历史。目前在东亚正在运转的核反应堆,日本有53座、韩国20座、中国11座、台湾6座。越南正在推进引进核电站的具体计划,印度尼西亚、泰国等国家处于探讨阶段。日本的第一座民用核反应堆于1966年开始运转,在亚洲具有最长的历史。韩国和台湾的民用核反应堆继日本之后于1978年开始运转。据说二战前日本的原子核研究具有很高水平,但由于二战时核能研究设施遭到破坏,战后远东委员会禁止日本研究核能,有过一段空白期。1953年美国总统艾森豪威尔发表了“Atoms for Peace”的声明,以此为契机,日本得以重新开始了核能研究。但是,战后日本和平利用核能的道路并非一帆风顺。

  1956年成立的核能委员会于当年制定了第一个“核能长期计划”,决定了研发最适合日本国情的核反应堆形式——快中子增殖堆,提出了争取实现核燃料制造及燃料要素的再处理全部国产化的方针。为了在全世界实现和平利用核能,IAEA于1957年成立。其后,日本立即向IAEA要求提供铀燃料等,对IAEA寄予了很大期望。另一方面,日本为了解决迅速增加的国内能源需求,决定进口铀燃料的同时也进口民用核反应堆,并于1958年与提供国美国和英国签署了双边核能协定等(注3)。

  其中,作为民用核反应堆从美国引进的轻水反应堆,需要对铀燃料进行“浓缩加工”。由于当时全世界轻水反应堆的建设急剧增加,而且只能依靠美国提供浓缩铀,所以日本非常担心将来浓缩铀的供应能力不足。对日本和欧洲的利用核能国家来说,至1970年代为止,扩大浓缩铀的制造能力以及非浓缩铀的国产新型转换堆的研发成为重要的课题。

  在和平利用核能取得进展的同时,法国于1960年,中国于1964年进行了首次核试验,美、苏、英垄断核武器的体制崩溃。1970年《核不扩散条约(NPT)》生效。进而由于印度也于1974年进行了核试验,核供应国集团(NSG)开始对有关核能的资材、器材和技术的出口进行严格管理,同时,于1977年上台的美国民主党卡特政权提出了冻结民用再处理设施,并为了限制利用钚而延期高速反应堆的研发。1978年,卡特政权制定了强化出口管理与核燃料供应等内容的《核不扩散法》。在这个时期,日本的动力核反应堆及核燃料开发事业团的东海再处理工厂正值即将开始运转,为了根据日美核能协定获得美国的批准,两国首脑也被卷入谈判,陷入了异常困境,成为热门话题。在同一时期,IAEA对国际核燃料循环评估(INFCE)进行了讨论,对于“核不扩散与和平利用核能”的方式,46个国家,5个国际机构的专家经过两年零四个月的讨论,起草了超过两万页的文件。1980年,INFCE得出结论认为,通过改善保障措施、完善国际制度、确立对核不扩散有效的技术性替代方法等,可以做到核不扩散与和平利用核能共立并行。日本不仅对INFCE的讨论做出了贡献,而且与世界各国共同研究了“TASTEX”(1978-1981年)、“Hexapartite Safeguards Project”(1979-1981年)、“JASPAS”(1981-尚在继续)、“LASCAR”(1988-1992年)(注4)等保障措施技术支持计划,确立了通过保障措施担保和平利用的实例。

  在日本国内,至1970年代末为止,基本上完成了核反应堆制造技术的国产化和核燃料循环技术的研发。1980年代,改进和提高了国产轻水反应堆,推进了核燃料循环技术的民用化。1985年,青森县和六所村正式接受了电气事业联合会提出的建设核燃料循环设施和低放射性废弃物最终储藏设施的要求,取得了重要进展。此外,在与美国的关系上,对于日本的核能计划,美国能够事先并全面同意的“新日美核能协定”的谈判也获得了进展。1970年代,经过两次石油危机,核能发电作为能源变得越来越重要,日本为稳定发展核能发电做出了扎实的努力。然而,继1979年美国的三里岛(Three Mile Island)事故之后,1986年苏联的切尔诺贝利核电站发生了前所未有的重大事故,对核能发电的信赖急剧动摇。

  1990年代被称为“核能的冬天”。由于海外发生的严重事故,对核能的看法变得严厉,在这种情况下,日本的安全神话也崩溃了。而且,作为日本结构改革的一环,电气事业规则改革和行政改革也在同时期进行。1997年,从1967年以来一直持续实施的国产新型转换堆的研发计划被中止,政府与民间关于核能政策的方向出现明显的差异。另一方面,1995年,上一年刚刚达到临界的快中子增殖原型堆“文殊”发生了二次冷却管漏钠事故;1997年,动燃事业团东海再处理工厂的沥青固化处理设施发生火灾爆炸事故;1999年铀燃料加工公司JCO发生了震撼全日本的核临界事故。由于这些国内事故,2001年重新整编中央政府机关时,政府的核能管理体制也被重组。进入2000年代以后,日本的核能政策遇到了地球变暖对策、益发严重的能源安全保障问题、与恐怖主义斗争等国际环境发生的新变化浪潮。

日本和平利用核能对包括东亚在内的国际社会的贡献

  日本在包括东亚在内的国际社会中,对和平利用核能发挥了什么样的作用呢?1963年,日本政府第一次试行主办了关于地区合作的“为促进和平利用核能的亚太国家会议”。作为各国共同的问题,会议指出了人员、资材器具设备和信息的不足,讨论了合作研究等合作事业和地区机构(“ASIATOM”“PACIATOM”),以及设置IAEA的地区事务所等机构的问题。虽然发电领域没有作为核能合作讨论的主要议题,但在当时日本已经向亚洲各国派遣了专家,开始做出贡献。日本还于1978年加入了在IAEA的管辖下缔结的亚太地区核科技合作协定(RCA),为亚太地区的核能科学技术领域的合作发挥了先导的作用。在IAEA于1975年开始的制定核能安全标准工作“NUSS计划”和OECD原子能机构(NEA)的活动等核能安全规则方面,日本也发挥了重要的作用。

  继而在1980年代中期,中国开始建设首座民用核能发电站时,两国于1986年签署了“中日核能合作协定”。从资材器材、技术供应到其后的运转管理,日本都积极给予了协作。在这一时期,亚洲其他各国也对利用核能显示了特别积极的态度,更加期待日本做出贡献。鉴于此,日本原子能委员会于1984年发表了“与发展中国家合作问题的座谈会报告”,综合能源调查会原子能分会于1986年发表了“在核能发电领域与发展中国家合作方式的报告”,明确提出了日本在核能领域对发展中国家的支援。

  1990年之后,日本从防止核扩散与和平利用这两方面的观点出发,在核能领域为世界做出了具体的贡献。但是令人担心的是,国内可能对此认识不足。1991年苏联解体,切尔诺贝利事故以后,苏联的核能发电设施显露出的安全问题更加剧了人们的不安。从1992年的慕尼黑七国峰会上这个问题被提出以来,就成为主要国家首脑会议的主要课题。1996年召开了“核能安全莫斯科峰会”,加强了与原苏联、中欧和东欧各国的合作。日本在核能安全领域,向欧洲复兴开发银行(EBRD)的核能安全基金出资,通过IAEA和OECD/NEA进行援助,在两国间实施“核能发电站运转管理等国际培训(即所谓“1000人培训”) ”等对培养人材的援助,并为了解决俄罗斯向海洋投弃的问题,援建了管理低放射性废弃物的海洋浮体结构处理设施“铃兰”等。此外,从防止核扩散的观点出发,为防止原苏联的科学家和技术人员流向有核扩散嫌疑的国家,与美国、欧盟和加拿大合作,于1992年在莫斯科设立了“国际科学技术中心(ISTC)”。与原苏联的白俄罗斯、乌克兰、哈萨克斯坦等国合作,援助了实施IAEA的保障措施时必不可缺的计量管理技术等。另外,在苏联刚解体后,美苏之间通过START-Ⅰ和START-Ⅱ谈判签署了削减核弹头协定,规定当事国应负首要义务。关于从废弃核武器上拆卸下来的核分裂性物质的储藏设施的合作、高速反应堆的钚燃烧处理等技术援助、退役核潜艇的拆卸工作(“希望之星”)等,日本也在许多方面进行了国际合作。

  此外,由于北朝鲜出现了研发核武器的嫌疑,美朝举行了协商。根据1994年的“美朝框架协议”,以美国、韩国和日本为中心,为了向北朝鲜援助轻水反应堆,成立了“朝鲜半岛能源开发组织(KEDO)”,给予了人员和财政等援助。

  另一方面,在与东亚各国之间,日本从1990年起主办了“亚洲地区核合作国际会议”,以此作为亚洲近邻9国负责核能的部长等进行政策对话的场所。2000年之后改为“亚洲核合作论坛(FNCA)”的形式继续进行。1996年和1997年,根据桥本总理在核能安全莫斯科峰会上的提倡,在东京和首尔召开了“亚洲核能安全会议”。另外,1994年,中国的核能发电站开始营业运转,日本企业承接了印度尼西亚核能发电计划的事先评估。在这些动向中,日本核能分会于1995年提交了题为“通过国际协调,确保亚洲近邻地区核能安全的多元对策”的报告。1998年,日本原子能委员会的原子能国际合作专门分会提出了报告,题目是“关于核能国际合作的方式及对策——面向新的发展”。根据这些方针,在为双边合作确保核能安全等,加强培养人材的援助政策的同时,从1997年起,日本向IAEA追加了出资,开始实施“为援助亚洲地区核能安全的特别出资事业(EBP-Asia)”。2002年又另外成立“亚洲核安全网络(ANSN)”,以核能安全知识、经验积累、分析、共享为目的开始活动。

  2005年发表了核能政策大纲。2006年根据这个大纲,由综合资源能源调查会核能分会制定了“核能立国计划”,再次提出应积极致力于国际合作(注5)。综上所述,为构建确保地区核安全的基础,日本脚踏实地地做出了贡献。

近年的核能复兴与防止核扩散体制的转型

  切尔诺贝利事故之后,在遭受严重危害的欧洲,核能发电不断成为政治争论的议题,在奥地利、意大利、瑞典、德国等国家出现了撤消核能发电或大幅度缩减计划的现象。其背景是,欧洲地区内拥有从1980年代开始开发的北海油田,1993年成立了欧盟(EU),包括能源在内的地区统一市场取得进展,因此跨越国境供应电力变得比较容易。而且核能产业以法国为中心形成了集约化。但即使如此,由于找不到废止核能发电的替代电源,而且签署京都议定书需要遵守关于限制排放二氧化碳的国际公约,因此进入21世纪后,在欧洲重新探讨核能发电的动向也有所扩展。

  此外,经历了加利福尼亚州大规模停电等电力危机的美国,在2001年上台的共和党布什政权时期,明确提出了改变核能政策。在同年公布的“国家能源政策”中,表示要从保障能源安全和削减地球温室效应气体的观点出发发展核能。美国能源部已经开始实施“核能2010年计划”,目标是在2010年前建设新核能发电站并投入运转。2005年制定了“综合能源法案”,重新建设核能发电站和支援研发下一代核反应堆被写进了新法。2006年公布了“全球核能伙伴计划(GNEP)”,表明美国将改变以往燃料使用后一律直接处理的方针,努力研发可减少放射性废弃物和具有出色防止核扩散性能的先进的再处理技术,同时,推进将回收的钚等作为燃料使用的高速反应堆的研发。在日美两国间,依照2007年签署的“日美原子能共同行动计划”正在推进合作。

  2001年在美国发生了911恐怖事件,以此为契机,世界反恐和担心拥有核武器的国家增多等问题与上述核能政策转变的动向互相产生影响。2008年,美国与印度缔结了两国间核能合作协定,这是因为美国国内法要求的条件得到了满足。IAEA与印度之间签订了保障措施协定,核供应国集团(NSG)承认把印度作为例外。印度主张《核不扩散条约(NPT)》是不平等条约,至今也没有加入,并于1974年和1998年进行了核试验,在国际社会引起了波澜。另一方面,印度是民主制度国家,致力于反恐,国际社会对此给予正面评价。对于日本来说,印度长期以来一直是友好国家,两国关系在近年更加紧密。而且,美国的GNEP计划与NPT体制不同,不是区分“五大核武国”和“非核武国”,而是在包括日本在内的“核燃料循环国”和“没有核燃料循环的核能发电国”这一框架下进行讨论。2003年,IAEA的巴拉迪总干事在《经济学家》杂志上刊登文章,题目是“Towards a Safer World”,提倡把浓缩铀、再处理等活动置于多国管理之下的“核燃料循环多边方案(MNA)”。自此,国际专家组开始撰写MNA报告,IAEA也就各国提案进行了讨论。其中,俄罗斯于2006年提出“建立核燃料循环服务的国际中心系统”,并于2007年与哈萨克斯坦签署政府间协定等,扎实地迈出了一步(注6)。在没有核燃料循环的各国之间,也有对现行体制表示怀疑的看法,认为是有意维持核燃料供应国的垄断。包括核燃料供应和核废料再处理在内的全部核能发电的国际管理方式,以及有实际效果的防止核扩散体制,是从制定IAEA宪章以来就一直存在的问题。在核能利用取得进展的国际社会中,再次回到了讨论的桌面上。

结束语

  2009年上任的美国总统奥巴马在布拉格演讲(注7)中宣布追求没有核武器的世界,提出了历代美国总统未能触及的划时代的目标。具体方针是,加强NPT体制,使不遵守者受到制裁;美国批准曾经遭受挫折的“全面禁止核试验条约(CTBT)”;为签署“禁止生产核武器用裂变材料公约(FMCT)”(注8)而努力。他进而指出,和平利用核能是所有放弃了核武器的国家,特别是正在制定和平利用核能计划的第三世界国家的权利,应构筑国际核燃料库等的新合作框架,使和平利用核能成为可能,同时不让核扩散的危险上升。核能技术只有被利用于军事时才应该严格限制,真正的和平利用应该对社会发挥有益的作用。希望不仅在美国,而且在致力于废除核武器的有关各国都能取得进展,真正的和平利用核能不受到阻碍,实现没有核武器威胁的自由的世界。

  正是在重新探讨和平利用核能的今天,更有必要努力不让上一世纪留下重大影响的事故教训被遗忘。缺乏天然资源的日本,今后为了继续以“技术立国”保持繁荣,普及正确的技术知识,培养能够切实地掌握技术并加以发展的下一代,将是非常重要的课题。为了使在各个核能第一线工作的人们能够士气高昂地履行职务,正确地评价核能和追求并实现严格的安全意识,进而彻底公开信息是必不可缺的。

  能源问题与地球变暖问题是东亚地区共同的重要课题。利用核能发电是一个有益的选项,具有可行性。在地理状况、资源存储状况、政治稳定性、经济规模、技术水平等方面,由于每个国家所处的状况不同,能源供应的最佳组合的内容也不相同。日本通过正确理解这些问题,有效运用以往积累的经验继续为世界做贡献。发展与东亚地区各国的睦邻友好关系,实现和平共处的富余生活,这就是生活在日本的人们的愿望。

2009年7月7日
脚注

  注)本专栏文章是根据RIETI的研究项目“东亚引进核能发电计划的进展和为确保安全而展开的国际合作的现状与课题”的成果撰写的。政策研究论文将于近期发表,请参看该论文。

  • (注1)关于能源自给率的数字,是根据刊载于《2008年度能源白皮书》(2009年5月)中的国际能源机构(IEA)的“Energy Balances of OECD Countries 2005-2006”计算出来的。
  • (注2)比较能源密度的数字来源于综合资源能源调查会电气事业分科会原子能分会的报告“核能立国计划”(2006年8月)。
  • (注3)日本最初引进的民用核反应堆是英国Calder-Hall改进型核反应堆(天然铀石墨减速气冷反应堆),但是除此之外全部是美国进口的轻水反应堆。另外,为了接受天然铀供应,日本于1959年与加拿大签订了双边核能协定。
  • (注4)TASTEX:Tokai Advanced Safeguards Technology Exercise(东海改良保障措施技术实验)、Hexapartite Safeguards Project(离心分离法浓缩设施保障措施技术开发国际合作计划)、JASPAS:Japan Support Programme for Agency Safeguards(对IAEA保障措施技术支援合作计划)、LASCAR:Large Scale Reprocessing Plant Safeguards(大型再处理设施保障措施计划)。
  • (注5)继而于2008年12月,综合资源能源调查会原子能安全与保安分会原子能安全基础小委员会国际原子能安全工作小组提出了报告。2009年4月,该调查会电气事业分科会原子能分会国际战略研究小委员会也提出了报告,试图使日本的核能政策在国际方面的基本方针更加明确。
  • (注6)2009年5月,俄罗斯总理普京访问日本时,签署了日俄核能合作协议。此外,在供应核燃料的构想方面,美国与俄罗斯建立了合作关系。
  • (注7)http://www.whitehouse.gov/the_press_office/Remarks-By-President-Barack-Obama-In-Prague-As-Delivered/
  • (注8)在前民主党政权克林顿总统的主导下,CTBT和FMCT的讨论是与NPT无限期延长的讨论同时进行的。根据奥巴马总统的布拉格演讲,5月底的日内瓦裁军会议同意开始进行FMCT谈判。FMCT条约的构想是,无论是否加入NPT体制,为了冻结核武器国家的核能力,规定禁止为研究、制造和使用核爆炸装置而生产高浓缩铀及钚等。

2009年7月7日登载