AI（人工知能）革命の制約はチップやアルゴリズム、人材ではない。電力だ。超大規模データセンターはすでに都市全体を上回る電力を消費しており、テクノロジー大手が人工知能に数十億ドルを投じる中、需要が急増するかどうかではなく、そのエネルギーをどこから調達するかが問題となっている。
クリーンエネルギーの中で長らく「静かな候補者」として扱われてきた原子力発電が、突如として不可欠な存在として見られるようになった。データセンターの隣に設置できる小型モジュール炉から、米国のウラン供給を確保する革新的な燃料濃縮技術まで、この業界は歴史的な転機を迎えている：AI時代の基盤となることだ。
「年間数分程度のダウンタイムしか許されない業界にとって、原子力の比類ない安定性は非常に有用な資産です」とNANO Nuclear Energy Inc.のCEOであるジェームズ・ウォーカー氏は私に語った。
AIのエネルギー需要は膨大だ。国際エネルギー機関は、2030年までにデータセンターが米国の総電力消費量の8%を占めると予測している。そして世界的には、その需要は日本の総消費量に匹敵する可能性がある。個々の超大規模施設は中規模都市と同等の電力を消費し、さらに数百の施設を建設する競争がすでに始まっている。
この需要に応えることは、単に風力や太陽光発電の容量を増やすだけでは解決しない。再生可能エネルギーは土地利用の制限と蓄電の不足に直面している。これまで頼りにされてきた天然ガスも窮地に立たされている：長期契約により2030年代までタービンの供給が制限されているのだ。一方、米国の老朽化した電力網はすでに最大容量に達しており、送電線やパイプラインのアップグレードには数十億ドルのコストと10年以上の期間がかかるだろう。
残るのは原子力だが、その成熟度にもかかわらず、まだ本領を発揮するには至っていない。小型モジュール炉（SMR）には大きな可能性があるが、規制上の困難と歴史的な懸念を考えると、これらの障壁を乗り越える必要がある。ビル・ゲイツ氏とナトリウム・プロジェクト、テラパワーのような大物がこの技術に投資しているものの、これらの原子炉が稼働するのは早くても2030年代初頭だろう。
適正サイズの原子炉は50〜300メガワットの範囲だが、モジュールを組み合わせて1000メガワットの発電所を構成することも可能だ。あるモジュールが故障しても、他のモジュールは稼働を続けながら修理できる。
原子力は一貫してトップクラスの発電源
再生可能エネルギーや化石燃料と異なり、原子力発電は最高の設備利用率を提供する—約93%の稼働率であり、これはガスの60%、風力の35%、太陽光の25%と比較して圧倒的だ。超大規模データセンターにとって、わずかなダウンタイムでも数十億ドルの生産性損失を引き起こす可能性があるため、この信頼性レベルは不可欠だ。
しかし真のブレークスルーは、原子力発電がどこに供給できるかにある。ウォーカー氏は、先進的なモジュール炉—SMR—をAIデータセンターの隣に直接配置し、専用のマイクログリッドを形成できると主張する。これにより、ひっ迫した国家電力網を完全に迂回し、送電のボトルネックを解消できる。
「電力網システムを通じて電力を送る必要はありません」とウォーカー氏は説明した。「アリゾナ砂漠のような遠隔地に共同設置するだけで、必要な場所と時間に一貫して利用可能な電力を確保できるのです」
ウェスチングハウスのAP1000のような従来型プラントが大規模な除外区域とギガワット規模の建設を必要とするのとは異なり、SMRは柔軟性を考慮して設計されている。必要な土地が少なく、安全性が向上し、データセンターの需要増加に合わせて段階的に拡張できる。これは、国家インフラの大規模な改修を待たずに確実な電力を求めるテクノロジー大手にとって理想的なモデルだ。
しかし、原子炉技術が完璧に機能したとしても、一つの問題が迫っている：燃料だ。原子力発電所は濃縮ウランに依存しており、現在、米国のサプライチェーンは脆弱だ。世界のウラン濃縮能力の約40%はロシアが保有しており、米国の公益事業者は地政学的緊張の高まりにさらされている。
ここでLIS Technologiesの会長兼CEOであるジェイ・ヌー氏はチャンスを見出している。同社は、レーザーウラン濃縮のための米国製特許技術—現在ロシアが支配している広く普及している遠心分離システムと比較してコストを削減することを目指す代替プロセス—を開発している。
「遠心分離濃縮はコストがかかり、遅く、主に海外で管理されています」とヌー氏は私に語った。「レーザー濃縮はそのコストを最大75%削減し、米国が原子力インフラを再構築することを可能にします」これは単に燃料を安くするだけでなく、現在の原子炉と将来の先進設計の両方のサプライチェーンを確保することでもある。
米国エネルギー省はこれに注目している。2024年12月、LIS Technologiesは今後10年間で濃縮能力を拡大するための34億ドルのプログラムに選ばれた6社のうちの1社となった。LISはマンハッタン計画にまでさかのぼる原子力の歴史を持つオークリッジ国立研究所に新しい施設を開発している。
もう一つのボトルネック：燃料
低濃縮ウランと高アッセイ低濃縮ウランの両方のデモンストレーションループが来年後半に予定されている。開発中の一部の先進的原子炉では、最大20%のU-235までの高い燃料濃縮レベルが必要となる。これにより、より多くの核分裂が可能となり、より多くのエネルギーを生成できる。
成功すれば、この技術は商業濃縮コストを分離作業単位あたり25〜40ドルに削減できる可能性がある。現在は100〜150ドルだ。これにより、国内燃料の競争力が大幅に向上し、現在の原子炉と次世代設計の両方の供給が確保される。SWUは、ウラン濃縮に必要な労力を測る業界標準の指標であり、本質的に核分裂性ウラン235の濃度を高めるために必要なエネルギーと技術の量を表している。
この瞬間を生み出すために二つの力が収束している：地政学とAIだ。ロシアのウクライナ侵攻により、米国の原子力艦隊が外国の燃料供給にいかに脆弱であるかが浮き彫りになった。同時に、AIブームは米国経済、特にテクノロジー大手にとっての電力の重要性を強調している。
アマゾンはすでに原子力施設の近くにデータキャンパスを設置するために5億ドルを投資している。マイクロソフトとグーグルは原子炉とのパートナーシップを公然と模索している。ダウでさえ産業用途のための小型原子力ユニットを開発する予定だ。これらは企業の持続可能性ブランディングの実験ではなく、AI成長の最大の制約要因である電力に対する実用的な対応だ。
ヌー氏もウォーカー氏も、原子力だけですべてのエネルギー課題を解決できるとは示唆していない。しかし、彼らの視点は、AI時代に原子力を拡大するために欠けている二つのリンクを浮き彫りにしている。ウォーカー氏は展開を強調する—電力が必要な場所の近くに原子炉を配置し、ひっ迫した電力網に依存しないこと。ヌー氏は供給を強調する—原子炉を競争力のあるものにするコストで十分な濃縮ウランを確保すること。
一方だけでは不十分だ。原子炉は燃料なしでは稼働できない。燃料は、それを必要な場所に供給できる原子炉がなければ意味がない。組み合わせることで、原子力エネルギーを「静かな候補者」から米国エネルギー戦略の中心的な柱へと転換させる可能性を持つ二つのリンクのチェーンを形成する。
「データセンターからの世界の電力需要は今後5年間で2倍以上になり、2030年までに現在の日本全体の消費量と同じくらいの電力を消費するでしょう。その影響は一部の国々で特に強くなるでしょう」と国際エネルギー機関のファティ・ビロル事務局長はリリースで述べている。
例えば、米国ではデータセンターが電力需要の増加の約半分を占めると予想されている。日本でもこの数字は半分以上だ。
AIがその可能性を最大限に発揮するためには、そのエネルギー源も同様に革命的でなければならない。だからこそ、米国が次の主要な技術的ブレークスルーを推進する能力は、原子力が暗雲を払拭して光の中に踏み出せるかどうかにかかっているのかもしれない。
