原子力発電の仕組み

原子力発電といっても蒸気の力でタービン・発電機をまわして発電するという原理は、火力発電と同じである。火力発電は、ボイラーで石炭や石油を燃やして蒸気を作るが、原子力発電は、原子炉でウラン燃料を核分裂させ、その時に発生する熱を利用して蒸気を作りその力でタービン・発電機を回し、発電する。

ウラン235のような原子核は、中性子をぶつけると巨大な運動エネルギーを持つ２つの原子核に分裂するが、このとき数個の中性子を放出することが知られている。放出された中性子の多くは、外部に飛び出したり核分裂しない物質に吸収されるが、何割かは別のウラン原子核にぶつかって、再び核分裂を引き起こすことになる。ここで、分裂の際に放出される中性子の中の平均ｋ個が別のウランを分裂させるものとしよう（ｋの値は、ウランの密度や中間物質の素材に依存する）。ｋ＞１の場合、分裂するウランの個数は時間とともに指数関数的に増加し、遂には爆発的に反応が進む（右図はｋ＝２のケース）。一方、ｋ＜１になると、分裂数は次第に減少して、あるところで核反応は停止する。この２つの状態の境界となるｋ＝１の状態は「臨界状態」と呼ばれ、このときだけ核反応は定常的に進行し、一定の割合でエネルギーが放出される。原子力発電の原子炉では、この臨界状態を実現することにより、コンスタントに熱を生み出している。

原子炉内で臨界状態を作るには、次のようにする。まず、ウラン燃料を濃縮してウランの密度を高め、炉内の状態でｋが僅かに１より大きくなるようにする。このままでは、核反応が爆発的に進行してしまう（実際には、水のボイド効果などによって暴走は食い止められる）ため、余分な中性子を吸収する素材（カドミウムなど）で作られた制御棒を挿入し、核反応をコントロールしている。制御棒を炉内に深く挿入すると、より多くの中性子を吸収して核分裂は抑制され、制御棒を引き出すと、吸収される中性子が減って核分裂が促進される。定常運転中の原子炉では、常にｋ＝１の臨界状態になるように制御棒の挿入量を微調整している。制御棒を利用して核分裂をコントロールする技術は、1942年にフェルミによって開発された。

ウラン燃料と原子爆弾の違い

原子爆弾は燃えやすいウラン235がほぼ100％の割合で構成されています。

核分裂の仕組み

ウランの原子核に中性子が当たると、原子核が分裂します。

ウランについて

核分裂しやすいウランがウラン235で核分裂しにくいウランがウラン238といいます。

身の回りに存在する放射線

私たちの回りには、もともと自然に放射線が存在します。宇宙からふりそそぐ放射線、大地から出る放射線、食物にも放射性物質が含まれています。また、空気中にはラドンという放射性物質が存在し、放射線を出しているなど、常に私たちは微量の放射線に囲まれて生活しています。

放射線の種類

放射線には何種類か種類があります。 その種類により物質を突き抜ける力（透過力）が異なります。

ベータ線熱傷

ベータ線熱傷とは、放射線熱傷と呼ばれる放射線皮膚障害の一種で、ベータ線を浴びることで皮膚および皮膚内の細胞組織が破壊され、熱傷（ヤケド）に似た症状を発するもの。 放射線熱傷の症状は熱傷に似るが、外部被ばくと内部被ばくの両方を引き起こす性質があり、一般的な熱傷に比べて、血管をはじめとする皮膚組織の深部までダメージが及びやすい。

メルトダウン

メルトダウン（炉心溶融）とは、原子力発電所で使用される原子炉の炉心にある核燃料が過熱し、燃料集合体または炉心構造物が融解、破損することを指す原子力事故です。

エネルギーの67％は廃熱として捨てられる

原子力発電はエネルギー転換効率が非常に悪い（約30％）発電方法ということになります。（火力発電の場合、コジェネレーションシステムを使うと80％以上の熱を利用出来ます。）

放射性セシウムと放射性ヨウ素

放射性セシウムと放射性ヨウ素とは、原子力発電の燃料に使うウランなどが核分裂反応を起こして生成される放射性物質のことをいいます。

プルサーマル

プルサーマルとは、プルトニウムとサーマルリアクター（一般的な原子力発電所）の2つ合わせたを言葉です。

MOX燃料

MOX燃料とは、ウランとプルトニウムを混ぜ合わせて作った燃料です。

プルトニウム

プルトニウムは自然界には存在しない元素になります。プルトニウム239は原子炉さえあれば簡単にできてしまいます。