ブロックチェーンベースの原子力発電所管理システムの可行性

急速に進化するテクノロジーの世界において、原子力産業は安全性、透明性、効率性を高めるための革新的なソリューションを模索している。そのような有望なテクノロジーの一つがブロックチェーンであり、これは取引の追跡と検証のための分散型で安全な方法を提供する。 

このCryptopolitanガイドは、ウラン採掘から廃棄物管理に至るまで、原子力発電所の管理および原子力サプライチェーンのさまざまな段階におけるブロックチェーンテクノロジーの可能性を探る。

ブロックチェーンと原子力発電所の概要

発電所は自動化を採用し、コンピュータシステムの使用が増加している。これを支援するために、プラント管理システム（PMS）が導入される。このシステムは、プラント施設の効率的な運用と管理を支援する。これには、日々の作業スケジュール、保守計画、停止計画、資材管理などのタスクが含まれる。停止計画には、タスクリスティング、リソース配分、スケジューリングが含まれ、資材管理は機器の詳細、保管、注文プロセスに焦点を当てる。

さらに、PMSは放射線安全チェック、作業者の資格、工具の校正、および特殊な工具の管理を支援できる。エネルギーセクターでは、さまざまなタスクに対してエキスパートシステムの使用へと移行しつつある。これらのシステムは、加圧水型原子炉における水化学、緊急手順、燃料計画などのタスクに対して貴重な洞察を提供する。

しかし、原子力発電所の管理における課題の一つは、規制当局および一般市民との信頼を確保することである。偽造部品が使用された、または問題の報告が遅れた事例が存在する。これらの懸念に対処するため、PMSにブロックチェーンテクノロジーを統合することが提案されている。ブロックチェーンは、データセキュリティ、透明性、一貫性などの利点を提供する。しかし、プライバシーや大量のデータ処理に関する課題があることに注意することが重要である。ブロックチェーンの潜在的な応用分野は、金融から政府サービス、さらには産業プロセスに至るまで多岐にわたる。ブロックチェーンの応用の最も有望な分野の一つは、サプライチェーン管理である。

原子力発電所の事故または障害への対応

国際原子力機関（IAEA）や経済協力開発機構（OECD）の原子力機関（OECD/NEA）などの国際的に認められた機関は、原子力施設でのイベントの深刻度を測定するための評価システムを確立している。このシステムは、国際原子力・原子力事象尺度（INES）として知られており、原子力インシデントが一貫して評価され、一般市民やメディアにとって理解しやすいことを保証する。1990年に開始され、1992年までに広く採用され、韓国を含む約60か国がINESを使用している。この尺度において、4から7の評価は原子力事故を示し、0から3は障害を意味する。

インシデントが発生すると、原子力発電所の運用者は、原子力安全・保安委員会（NSSC）や韓国原子力安全研究所（KINS）などの関連当局に詳細を迅速に報告する。深刻度に応じて、これらの機関は調査チームを派遣し、インシデントの原因を特定し、予防策を提案する。その所見はNSSCによってレビューされ、同委員会は発電所に対してさらなる行動を助言する。2013年以降、透明性を確保し、隠蔽を防ぐために、自動アラートおよびメッセージングシステムが導入されている。しかし、インシデント報告における完全な透明性を確保することには依然として課題が残っている。

現在のプラント管理システムの課題

プラント管理システムの運用には、一連の課題が伴う：

• 迅速なデバイス修理：機器に障害が発生した場合、迅速に修理することが重要である。これには、予備部品を備蓄しておくか、それらを迅速に調達できるシステムを持つことが必要である。主要な機器メーカーと協力したり、類似の発電所間で保守情報を共有したりすることで、このプロセスを加速できる。

• 事故と障害の記録：すべてのインシデントの正確な記録を維持することが重要である。しかし、高圧力な状況では、イベントを正確に記録することが難しい場合がある。安全施設の運用、故障、保守に関連する記録は、規制ガイドラインに従って透明性を持って報告しなければならない。公衆の信頼を確保し、隠蔽の疑いを防ぐために、透明性のある制度的な情報報告および開示システムが必要である。

原子力発電所の運用へのブロックチェーンの統合

ブロックチェーンテクノロジーは、デジタル取引を促進するために設計された分散型台帳システムである。多くの人がインターネット・オブ・シングス（IoT）が情報を処理する方法に精通している一方で、そのセキュリティに関する懸念が高まっている。ここでブロックチェーンが役割を果たし、これらのセキュリティ課題に対する解決策を提供する。

原子力発電所の管理にブロックチェーンを統合することの主な目的は、機密情報の客観的かつ透明な取り扱いを確保することである。集中型システムではなく、ブロックチェーンは分散型で動作する。 

原子力発電所にとって、これはデータへの不正な変更を防ぎ、運用者のエラーやミスが隠蔽されないことを保証するのに役立つことを意味する。さらに、インシデント中に取られる必要なアクションを監視するための信頼性の高い方法を提供する。

原子力発電所における情報管理のためのブロックチェーン

ブロックチェーンテクノロジーは、グリッドの信頼性、エネルギー消費、規制リスクなどの課題により、エネルギーセクターを革命化するわけではないかもしれないが、プラント情報管理を強化するために大きな可能性を秘めている。ブロックチェーンをDREAMSシステムと統合することで、比類のない透明性と正確性でイベントと障害を監視する機会がある。

韓国では25の原子力発電所が稼働している。2005年以来、韓国水力原子力（KHNP）は、これらのプラントを監視するためにDREAMSという統合プラント管理システムを利用してきた。このシステムは2016年にアップグレードされ、第4次産業革命の先進技術を取り入れたSmart E-Towerシステムに進化した。 

いずれかのプラントで問題が発生すると、Smart E-Towerシステムはそれを分析し、解決策を策定し、その所見を影響を受けたプラントに通信する。この集中型アプローチにより、すべてのプラントを同時に監視することが可能になり、一般的な問題に対する予防的な措置を可能にする。

プラント情報管理システムにブロックチェーンを統合することで、以下のような現在の課題に対処できる：

• 事故または障害に対する迅速かつ安全な対応を確保し、監督機関への正確な報告を保証する。
• ブロックチェーンにより、定義済みのデータが関連当局に自動報告され、タイムリーな運用経験が他のプラントと共有される。
• ブロックチェーン上のノードとして表されるすべてのステークホルダーは、事故、障害、さらには予備部品に関する情報を透明に共有できる。
• このブロックチェーン統合PMSのビジョンを実現するには、パーミッション付きブロックチェーンモデルが推奨される。

ブロックチェーンは原子力サプライチェーンをどのように改善できるか？

ブロックチェーンの汎用性は、個々の部品の複雑なサプライチェーンから始まる原子力サプライチェーン全体で活用できる。原子力プラントにおける軽微な故障が壊滅的な結果をもたらす可能性があり、最近の出来事が示すように、原子力発電に使用されるすべての部品と材料の完全な検証を確保することが重要である。

原子力セクターは、他の多くのセクターと同様に、複雑なサプライチェーンが特徴である。燃料に関しては、旅はウラン鉱山で始まる。過去数十年間、主要なウラン供給国にはカザフスタン、ウズベキスタン、米国、ロシア、ドイツなどが含まれていた。世界原子力協会（WNO）の声明によれば、世界の原子力需要を満たすために年間67,500トンのウランが必要である。

この分野におけるブロックチェーンの可能性は広大である。ウランの採掘と処理を監視し、特に懸念がある可能性のあるカザフスタンなどの新興経済国において、安全で環境に優しい採掘慣行を保証できる。さらに、ブロックチェーンは、認識された採掘サイトからのウランの盗難や紛失を防ぐことができる。現在の報告システムでは、欠落したウラン供給に関する鉱山管理への通知に1ヶ月以上かかることがある。ブロックチェーンを使用すれば、この重要な報告時間を大幅に短縮でき、安全性と説明責任が向上する。

ウラン濃縮を追跡するためのブロックチェーン 

採掘の後、原子力燃料サプライチェーンの次の段階はウラン濃縮である。ウランには2つの同位体、U-235とU-238が含まれていることを理解することが重要である。濃縮手順の目的は、ウラン中のU-235の濃度を高めることである。ほとんどの原子力発電所は3〜5%のU-235濃度を必要とするが、一部は最大20%の濃度を要求する。

一方、核兵器用のウランは、最大90%のU-235濃度に達する必要がある。懸念すべき点は、5%または20%のレベルにウランを濃縮するために使用されるテクノロジーを、90%の閾値を達成するために適応できる可能性があることである。この潜在的な悪用は、現在ウラン濃縮に課されている厳格な国際管理を強調している。

ブロックチェーンはこの課題に対する解決策を提供する。濃縮されたウランバッチの永続的な記録を作成し、濃縮施設を管理する国家および民間エンティティ間の安全な記録維持を強化できる。これにより、ウランの違法な兵器級濃縮を防ぐのに役立つかも知れない。濃縮後、ブロックチェーンは、ウランが燃料として使用される原子力発電所までの濃縮施設からの改ざん不可能な追跡をさらに保証できる。

原子力発電所における偽造品の防止のためのブロックチェーン

ウランは原子力エネルギー生産にとって重要であるが、それは原子力サプライチェーンの構成要素の一つに過ぎない。他の重要な要素には、発電を監督するコンピュータシステムやチップ、ならびにインフラを構成するセラミックス、鋼鉄、コンクリートなどの基礎材料が含まれる。

他の多くの産業と同様に、原子力セクターにおける切実な懸念は、偽造、詐欺、および疑わしい物品（CFSI）の侵入である。

ブロックチェーンを使用して農産物の起源を追跡することをサプライヤーに義務付けるWalmartのFood Trustイニシアチブと比較すると、原子力発電所は同様のアプローチを採用できる可能性がある。ブロックチェーンシステムを通じて、基本部品に至るまですべての材料を追跡可能にすることで、偽造品の組み込みリスクを大幅に削減できる。これにより、低品質または偽造材料に起因する潜在的な事故を最小限に抑えることができる。

しかし、このようなシステムの導入には課題がないわけではない。多くの原子力施設は現在、従来の紙ベースの記録管理に依存しており、サプライチェーンの基本となるコンピュータ化された追跡でさえ欠如している。ブロックチェーンベースのシステムへの移行には、既存のプロセスの大幅な見直しが不可欠である。

ブロックチェーンによる原子力発電所の廃棄物の追跡

初期段階の原子力材料の保護および検査プロセスの支援を超えて、ブロックチェーンは原子力廃棄物管理の監視における有望なツールとして浮上している。

原子力廃棄物はリスクレベルが異なる。比較的無害なものもあるが、特定の廃棄物タイプは数千年にわたって人間に脅威をもたらす放射能を保持し続けることがある。従来の廃棄物保管方法は、腐食により失敗することが occasionally あり、有害な漏洩を引き起こした。これらの課題を認識し、米国やフィンランドなどの国々は、原子力廃棄物を安全な地下施設に深く保管する戦略を立てている。このような措置は、地下水脈の汚染を防ぎ、潜在的な盗難や破壊行為を阻止することを目的としている。

これらの地下保管戦略が成功するためには、廃棄物製品の綿密な追跡が不可欠である。ここで、ブロックチェーンの能力が光る。

2020年、SLAFKAという注目すべきイニシアチブが発表された。Stimson CenterのBlockchain in Practiceプログラム、フィンランドの放射線・原子力安全機関（STUK）、およびオーストラリアのニューサウスウェールズ大学による共同作業であるSLAFKAは、原子力廃棄物の保護のために特別に設計されたブロックチェーンプロトタイプである。このプロジェクトは、地下保管における使用済み燃料の監視に焦点を当て、信頼できる当事者が全体的な機密性を維持しながら重要な情報を共有できるようにする。

結論

内在的な透明性とセキュリティ機能を持つブロックチェーンテクノロジーは、原子力産業にとって変革的な解決策を提供する。ブロックチェーンを原子力サプライチェーンのさまざまな段階に統合することで、監視の強化、リスクの削減、および公衆の信頼の向上が可能になる可能性がある。産業が安全性と透明性を優先し続ける中、ブロックチェーンはその兵器庫において不可欠なツールとなるかもしれない。