究極の世界と原子力の話２
原子力発電のしくみと不思議（沸騰水型炉と加圧水型炉）
日本で発電用に使われている原子炉は、「軽水炉」と呼ばれるものが主流です。
これは、核分裂によって出る熱を、炉の外に取り出すなどの目的で水を使っていることから、このように呼ばれます。
わざわざ軽水と断っているのは、水の中にも重い水、すなわち「重水」があるから。もちろん、原子炉のタイプとして、重水を使うものもあります。
この型の炉は主にカナダなどで使われています。
軽水炉で使われる水の仕事は、主に二つあります。
一つは燃料棒から熱をもらってくることで、この水のことを「冷却材」と呼んでいます。冷却材は、核分裂のエネルギーで熱くなった燃料棒を冷やし、自身は熱くなって原子炉の外に出てくる。
燃料棒を冷やし、熱を運び出し、最終的には蒸気となってタービン・発電を回し、また元に戻るということを繰り返しています。
同じ水が、熱を取り出すという役と同時に、核分裂を能率よく起こさせる役目も果たしているのです。
どういうことかというと、ウラン235が核分裂して飛び出した中性子は、秒速二万キロというきわめて速いスピードを持っています。これを速中性子と呼びます。
普通の原子炉では、中性子のスピードが速すぎると、次のウラン235への吸収がうまくいかず、核分裂の連鎖反応が続きにくいので、水を構成している原子核と衝突させることによって中性子のスピードを落とすのです。
こうしてスピードが落ちた中性子のことを熱中性子と呼びます。
熱中性子は、核分裂の連鎖反応を能率よく起こすことができるのです。
水が中性子のスピードを落とすことから、これを「減速材」と呼んでいます。
要するに、軽水はふつうの水なのですが、そうは言っても、原子炉で使う水は、特殊な処理をすることによって、きわめてきれいな水にしてあります。
水を減速材として使うと、便利なことがあります。
水は、温度が高くなると沸騰して気泡が多くなり、密度が下がります。
すると水の原子核に中性子がぶつかる割合が減って中性子のスピードが落ちにくく
なり、そのため核分裂が抑えられます。
軽水炉では、核分裂が行きすぎないようにする自然の性質が備わっているのです。
このことを「原子炉の固有の安全性」と言っています。
以下次号にて |
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