原子力発電について その１ 原発って？

某生協にいた時は、脱原発だった。なにがなんでも、不勉強でも脱原発だった。学習会も、原発の危険性とか問題点からの学習だった。事故が起こってしまってからでは遅いのだという…。メリットの話はなかった。

日本における原子力発電は、もんじゅ等の事故でマスコミや原発反対運動が活発になりやや下火になっていた。…が、ここにきて、また注目されつつある。理由の一つが、地球温暖化問題で二酸化炭素削減が言われるようになってきており、原発は二酸化炭素を排出しないからだ。

で、（基本的には反対なので、だからこそ）某生協から離れた今、もっと公平な視点で原発みてみようと思う。

そもそも原子力発電って？？　　　…まずそっから理解してみたい。理解するために書きだしていきます。Ｗｉｋｉｐｅｄｉａからです。

原子力…原子核が反応することで得られるエネルギー（核エネルギー）のこと。原子核反応には、核分裂反応とその反対の核融合反応の二種類あり、現在エネルギーとして実用化されているのは核分裂反応エネルギーのみ。

核分裂反応…中性子を捕捉した（捕まえた）原子が二つ以上に分裂することをいう。この時その原子が中性子を放出し、その中性子がまた別の原子に捕捉され、中性子を捕獲したその原子が分裂を起こし、そこからまた中性子が放出され…という分裂の連鎖反応が起きる。その連鎖反応により核分裂が持続している状態を臨界という。

で、原子力発電…核分裂反応時に出るエネルギーを利用した発電のこと。

原子力発電には、大きく分けて三つの要素が必要である。　①核分裂反応を起こす元となる核燃料、②分裂反応を起こさせる入れ物の原子炉、③その原子炉から取り出した熱で発電をおこなう発電施設

①核燃料…核燃料は天然鉱石である閃ウラン鉱から作られる。閃ウラン鉱に含まれるウランの放射性同位体であるウラン235は、容易に核分裂を起こすため、核燃料として原子力発電に用いられている。が、閃ウラン鉱にはウラン235が0.7％程度しか含まれていない為、現在の原子炉で核燃料として利用するにはウラン濃縮工程という濃縮作業が必要となる。

……ところで、原子には中性子を捕捉して分裂するものと、補足しても分裂しないものがある。分裂するものの代表は、ウラン235、プルトニウム239であるが、プルトニウム239は天然にはごく微量にしか存在しないため、原子力発電の核燃料としてはウラン235が使われている。分裂しないものとしては、ウラン238がある。しかしこのウラン238は、中性子を捕捉するとプルトニウム239に転換できるので、ウラン238に人為的に中性子をあてて、プルトニウム239を生産することが考えられた。これを核燃料サイクルといい、このプルトニウムの生産に使われる原子炉を高速増殖炉という。かの悪名高い「もんじゅ」がこれ。

……原子力発電の核分裂反応において必要なことは、核分裂反応を制御すること。核分裂反応の制御とは、「開始」「持続（臨界）」「停止」であり、この三つを自由に制御できるということが原子力発電と原子爆弾を分ける大きな違いである。

②原子炉…中性子の制御をおこなう減速材という素材と、原子炉から熱を運び出す冷却材という素材の二つで分類されるが、この二つには色々な種類がある。減速材としては黒鉛・重水・軽水など、冷却材としては炭酸ガスや窒素ガスなどのガス・重水・軟水などがある。現在の一般的な商用原子力発電はどちらも軽水を使用しているので、軽水炉と呼ばれている。この軽水炉はさらに「沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）」と「加圧水型原子炉（ＰＷＲ）」の二種類に分けられる。

で、原子力発電…核分裂反応時に出るエネルギーを利用した発電のこと。核分裂反応で発生するエネルギー（熱）を使って水を沸騰させ、その蒸気で蒸気タービンを回すことで発電機を回して発電する。（火力発電は石油や石炭、液化天然ガスなどの化石燃料を燃やして熱を作り蒸気を発生させ発電する。つまり原子力発電も火力発電も蒸気で発電するという点で同じ仕組みを利用しているといえる）

……ところで、原子力発電所には冷却塔というものが必要である。蒸気による発電は、発生した熱のすべてを発電に利用できず、必ずある程度の廃熱が発生してしまうので、この冷却塔で廃熱を水蒸気として外部へ排出する。現在の原子力発電の熱効率は約30％。つまり発生した熱の30％程度しか発電に利用できないということ。一部の原子力発電所は、海や川のそばに建設し、熱を温水の形で海や川に排出することで冷却塔を省いている。日本の原子力発電所はすべてそう。つまり、原発は海や川のある地域にある（）。

火力発電所との違い…先に、発電の仕組みは同じ（蒸気タービンによる発電方式）と記したが、厳密には違いがある。原子力発電所の特徴は気体・液体・固体の放射性廃棄物処理設備や放射線を検出するための環境センサー類、放射線管理区域の出入りを管理する設備を有することである。

次に、蒸気の違い…原子力発電所の蒸気は火力発電所よりも温度・圧力が低く設計されているので、火力発電に比べ熱効率が劣る。低く設計している理由として、核燃料棒に使われているジルコニアが高温に弱いため、一次冷却水を高温にできないことによる。火力発電に使われている、熱を効率よく運ぶことのできる超臨界蒸気（液体と気体の性質を持った非常に濃厚な蒸気）は高温高圧状態が必要なため原発では使用できないことになる。

タービンの違い…熱効率は入出力の温度差によって決まるため、熱効率を上げるには発電に使用する蒸気の温度を高くすることが必要であるが、原発においては上記の理由で限界であり、今以上に熱効率を上げることは不可能。因みに、タービンの回転数は、原発は火力に比べ1/2。