2009/04/13
電験三種取得講座 電力【原子力】
☆━☆━☆☆━☆━☆☆━☆━☆☆━☆━☆☆━☆━☆☆━☆━☆☆━☆━☆☆ 今週は電力「原子力」に関する情報です。 ☆━☆━☆☆━☆━☆☆━☆━☆☆━☆━☆☆━☆━☆☆━☆━☆☆━☆━☆☆ ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ ☆★☆★☆★ 電験三種を取得しよう！ Vol.014 ☆★☆★☆★ ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ こんにちは！ 今回は原子力分野です。 原子力は、将来電力需要を賄うためには非常に大切な発電設備ですが、その反面核 分裂から発生する放射線問題についても考えなければなりません。 原子力については、私がもっとも得意とする分野でありますので、他のテキストに はないところも含め説明したいと思います。 １．核分裂 核分裂とは原子核が中性子と衝突し、２種類以上の原子核に分裂することをいい ます。このときの熱エネルギーを軽水（普通の水）に転換し、熱せられた水は、 蒸気となり、蒸気エネルギーがタービンをまわし、ついで発電機から発電されると いう流れになっています。 原子力発電では、水がいくつもの働きをしています。減速材、冷却材等 ○熱エネルギーを取得する ○放射線の遮蔽 ○高速中性子のスピードを落とし（高速であると原子核と中性子が衝突しにくく なる）、低速中性子として核分裂連鎖反応を継続させる等です。 あのJCOの臨界事故の時も、核分裂の連鎖反応を停止させるために、逆に水を抜い て、核分裂を停止させました。 ２．原子炉燃料 （１）天然ウランの９９．３％がウラン２３８．０．７％がウラン２３５．ウラン ２３５を３％ほどに濃縮して燃料として使用する。濃縮ウランにしているというと ころがポイントです。 （２）ウラン２３８は、核分裂の最中にプルトニウム２３９に転換します。このプル トニウム２３９を有効に使いましょう、とうのがプルサーマルです。 プルサーマルがこれから大事などと言われますが、既に原子炉内では、プルトニウム が生成され、運転されていることになります。 ３．E=ｍｃ２（２乗） アインシュタインの法則 核分裂の際のエネルギー量を計算する式です。 E=ｍｃ２（２乗）で、幾らでも書けてしまう内容です。 核分裂が行われる際に、ウランの質量が減少します。これを質量欠損といいます。 つまり、E（エネルギー：J）＝ｍ（質量）＊C２（光速：３×１０の８乗の２乗） ４．核燃料サイクル 核燃料サイクルは、将来動向もふまえたものです。 燃料サイクルを必ず学んでおいてください。 ５．原子力発電の種類と特徴 （１）BWR 沸騰水型原子力発電所 次に示す加圧水型原子炉との違いを記載します。 ○制御棒が下からコントロールされる。 ○加圧水型と違い、湿分の多く含んだ蒸気であるため、原子炉内に湿分分離器が設置 される ○タービン建屋も放射線管理区域。発生蒸気をそのままタービンに導くため。 ○原子炉再循環ポンプによる出力制御 （２）PWR 加圧水型原子炉 ○制御棒が上からコントロール ○原子炉で沸騰させずに、蒸気発生器に導き、熱交換により二次系の水を加熱し、 発生蒸気を湿分分離してタービンに送る。 ○蒸気の理由から、タービンは放射線管理区域ではない ○ホウ素により、原子炉出力を制御する 原子炉には、このほかにもいくつかの種類があります。 ABWR(改良型沸騰水型原子炉) ○制御棒が水圧ではなく、電動式 ○原子炉の外にあった原子炉再循環ポンプが、原子炉内に収納された。 ６．原子炉保護 （１）放射線防護措置 ○原子炉建屋 ○原子炉格納容器 ○原子炉圧力容器 ○冷却材 ○ペレット（燃料の固化） ７． スクラム制御等 原子炉に不測の事態が発生したとき、様々な制御装置が発動されます。それは、 原子炉内での制御とそれを取り巻く環境について、いくつものシステムに守られて います。 原子炉水位低（レベル２：炉心が水面より露出する段階→ここまで記載されている テキストはほぼありません。おそらく原子炉水位低としか記載されていないはず です。なぜならば、原子炉水位には、レベル１からレベル５，６・・・というぐら い厳密に制御されているからです）や放射線濃度高、原子炉圧力容器圧力高等が 発生すると、 制御棒が緊急挿入（これをスクラムという）されて出力を下げる働きをします。 ８．原子力発電以外の新エネルギー （１）太陽光発電 太陽光エネルギーは、シリコンなどのPN接合を利用したものです。PN接合に光があ たると電圧を生じる性質があります。太陽光発電で注意しなければならないのは、 電力会社との系統連携についてです。しかしながら、この太陽電池は、効率という 点では、まだ発展途上である。 ちなみに、 単結晶・・・１４〜１７％ 多結晶・・・１２〜１５％（多結晶のほうが、効率がよさそうであるが、単結晶のほが効率は高い） アモルファス・・・６〜９％ （２）風力発電 日本の地域にマッチしているかどうか議論が上がるのが風力発電。 ヨーロッパでは、偏西風があるので発展した。日本には、偏西風がない。しかし、風力発電のプロペラを 研究することによって、解決策は投じられた。今後、発展するクリーンエネルギーであろう。 （３）燃料電池 分散型電源として将来有望な電池である。水素と酸素の酸化還元を利用した発電システムだ。発電だけではない、 化学反応によって得られる熱も活用することができる。 特徴は以下の通り。 ○窒素酸化物、硫黄酸化物の発生が少ないクリーンなエネルギー ○騒音、振動が少ない ○排熱利用ができ、８０％の総合効率を得ることができる （４）地熱発電 地中から噴出する蒸気を利用して発電する。有害ガスを含んでいるので、それを除去する技術が必要である。 資源産出国ではない日本で考えなかえればならないこととは、最新技術を用いての発電システムの開発である。 今回も多くの発電システムを挙げたが、これらは一部であって他にも、多々存在する。まとまった発電が得られているのが今回あげたももである。 電気は間違いなく、１０年、２０年先、いや１００年先も間違いなく必要とされるはずである。 発電原理を知ることが、電気を扱う者にはとても大切である。 各発電設備の種類、特性を知ることをこころがけましょう。 次回は、機械（電気応用）です。 こちらも見てください！URL http://ameblo.jp/pe-japan/ 電験三種 よくわかる電力 (なるほどナットク!)津田 成和 価格：￥ 2,310(定価：￥ 2,310) http://www.amazon.co.jp/dp/4274200299/ref=nosim/?tag=denkensansyu-22 これだけ電力 (電験第3種ニューこれだけシリーズ)山口 隆弘 価格：￥ 2,940(定価：￥ 2,940) http://www.amazon.co.jp/dp/4485102564/ref=nosim/?tag=denkensansyu-22
