原子力発電について
原子力発電所の構造
福島第一原発（沸騰水型）のおおまかな構造
（参考資料Newton２０１１年６月号）
原子力発電所も火力発電所も基本原理は同じ
核燃料（主にウラン）の原子核に中性子をぶつけると核分裂が起き、その際に莫大な熱エネルギーが生じる。その熱で水を沸騰させ、その圧力で発電機のタービンを回して発電するのが原子力発電所だ。
原子力発電と聞くと、原子核から直接電気を作り出しているように思いがちだが、実際は火力発電や地熱発電と同様、水を沸騰させてタービンを回して発電している点が一緒なのだ。
核分裂によって新たな中性子が飛び出して別の核燃料にぶつかり、核分裂が起こる。この連鎖反応を上手に制御して少しずつ核分裂させるのだ。
制御せずに一気に連鎖反応を起こしてしまうのが原子爆弾だ。
中性子は高速過ぎて、そのままではなかなか核分裂の連鎖反応が起きてくれない。そこで中性子を減速させる減速材が使われる。
減速材は原子炉の型によって異なるが、福島第一原発の軽水炉型原発は水を使う。
軽水炉
中性子の減速材や冷却剤に普通の水（軽水）を使う原子炉。
軽水は値段が安く、中性子の減速能力も高いが、中性子を吸収する性質もあるため、濃縮したウラン燃料を用いて中性子の数を増やしてやらなければならない。
沸騰水型
福島第一原発などで採用されている原発。
原子炉内で沸騰させた水をそのままタービンに送って発電機を回す。
構造は簡単だが、タービン建屋内に放射性物質を含む水が出入りすることになるため、放射線管理に手間がかかる。
加圧水型
関西電力などで採用されている原発。
原子炉内で加熱される水と、タービンを回す水をべつにする構造。
圧力容器内の水に１００気圧以上の圧力をかけることで沸騰させずに３００℃にし、その熱で別の配管を流れる水を沸騰させる。
構造は多少複雑になるが、タービン建屋には放射性物質を含む水が出入りしないので、放射線管理が楽になる。
重水炉
減速材や冷却剤に重水（中性子の数が多い水素（重水素）からなる水）を使った原子炉。
中性子を減速させる能力はあるが、吸収する性質はあまりないため、天然ウランなどをそのまま核燃料に用いることができる。
一般的な水素の原子核は陽子が１個だけで中性子を持たないが、重水素は陽子１個＋中性子１個からなる。
陽子１個＋中性子２個からなる三重水素という原子もある。
黒鉛炉
減速材に黒鉛を用いる原子炉。
中性子を減速させる能力が軽水に次いで高い。冷却剤に炭酸ガスなどを組み合わせて使うことが多い。
一般的に、発電効率はあまり良くない。
チェルノブイリ原発はこの一種の原発。（黒鉛減速沸騰軽水圧力管型原子炉／RBMK）
高速増殖炉
通常の原発でできたプルトニウム２３９を核燃料に使用する原子炉。
プルトニウム２３９を、通常核分裂を起こさないウラン２３８と一緒に原子炉で核分裂を起こさせると、プルトニウム２３９が核分裂して熱を生み出すと同時に、ウラン２３８がプルトニウム２３９に変化する。
発電しながら新たな核燃料を作り出す「夢の原子炉」として注目されていた。
しかし高速増殖炉での反応は軽水炉よりも速いためコントロールが難しい。
冷却剤としてナトリウムを用いるために扱いが難しく、少しのミスで爆発する危険性がある。
１９９５年、このタイプの原子炉の「もんじゅ」がナトリウム漏れを起こして運転を停止している。
ナトリウムはアルカリ金属に属する金属で、元素としては食塩（塩化ナトリウム）などとして身近に存在しているが、単体のナトリウムは反応性が高いために利用は少ない。
水がないと原子炉内の核分裂が起きにくくなる
原子炉内では、水によって核分裂時に放出された中性子の速度を落としている。そうしないと中性子が速すぎて連続的な核分裂が起きにくいのだという。
原子炉の水がなくて空焚き状態なら、核分裂はまず起きないという。（朝日新聞４月４日２７面）
原子力の話
