原子力発電の仕組み

原子力発電の仕組み
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汽力発電(蒸気の力でタービンを回して電気を作る)を可能にする熱エネルギー、火力発電の場合は化石燃料を燃やして得ますが、原発の場合は核分裂を利用します。

核分裂を起こす材料(核燃料物質)として、ウラン235やプルトニウム239が多く使われています。この辺りの解説は別の記事で解説します。

2種類の軽水炉

上図は、軽水炉の1つのタイプである沸騰水型炉(BWR)の仕組みを簡略したものです。原子炉格納容器の中に、圧力容器があります。

燃料棒には、酸化ウランペレットという焼結・研磨された1センチ角のものが縦に詰められています。

制御棒はいわばブレーキで、燃料棒の間に差し込むことで、核分裂の連鎖反応が止まります。なお、核分裂が収まった後も高温状態が続くため、水を循環させて冷まさなくてはなりません。これができなかったのが、東京電力福島第一原子力発電所の事故(2011年3月11日)の原因です。

ウラン鉱石から核燃料物質

カナダ・オーストラリア・南米などの鉱山から採取できるウランですが、そのままでは発電に使えません。天然ウランを、精製して濃度を高めたり(ウラン235)、変換やベータ崩壊を起こしたり(プルトニウム239)して、核燃料物質にします。

原子力発電後の問題

核分裂のエネルギーを元に発電した後、カス「核のゴミ」が残ります。これは、人体に有害なレベルの放射線を発しています。

核のゴミの半減期(放射線が半分になる時間)は核種により変わり、プルトニウム239だと2.4万年です。

使用済み核燃料の再処理

発電の燃料として使い終わった中には、まだ燃料にできる元素が含まれているので、再処理を行いもう一度、燃料棒に加工してリサイクルすることが可能です。放射性廃棄物を減らすことにもなります(再処理はフランスやイギリスなど外国事業者に委託)。

放射性廃棄物を埋める

放射性廃棄物の最終処分方法は、世界共通で、地中深くに埋めることです。NUMO制作の動画『「地層処分」とは…?』で分かりやすく説明されています。

NUMOニューモ:原子力発電環境整備機構
地層処分を行う日本で唯一の組織。Nuclear Waste Management Organization of Japan。

参考文献

関連ページ

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