原子力発電 【問題解説】 平成29年度 III-13原子力発電に関する次の記述の、　　　　に入る語句の組合せとして、最も最適なものはどれか。 答え　③ 軽水炉では臨界状態に達した燃料が核分裂を起こしてエネルギーを発生しますが、この核分裂は核分裂によって発生いた中性子が他の核に衝突して次々と連鎖的に核分裂を誘発します従って「ア」には分裂が、「イ」には促進が該当します。炉内の軽水は中性子の減速材としての役割を果たすとともに発生したエネルギーを熱として吸収して蒸気化し、直接または間接的に蒸気タービンを廻します。炉内で発生した蒸気を直接蒸気タービンに供給するのが沸騰水型で、炉内圧を加圧して蒸気温度を高くし熱交換器で二次蒸気系統で蒸気を発生させるのが加圧水型です。 　軽水炉型原子力発電所では、軽水は、核　　　　　を　　　　　するための中性子の減速材としての役割を果たし、連鎖反応を維持することで運転している。沸騰水型や　　　　　水型と呼ばれるものは、軽水炉の一種である。 ア イ ウ 　　ア　　　　 イ　　 　　ウ①　融合　　　促進　　　 加圧②　融合　　　抑制　　　 減圧③　分裂　　　促進　　　 加圧④　分裂　　　促進　　　 減圧⑤　分裂　　　抑制　　　 加圧 令和元年度 III-15原子力エネルギーに関する次の記述のうち、最も不適切なものはどれか。 【問題解説】 ① 核反応には核分裂と核融合の２つのタイプがある。どちらもその反応の前後の結合エネ　ルギーの差が外部に放出されるエネルギーとなる。② 加圧水型軽水炉では、構造上、一次冷却材を沸騰させない。また、原子炉が反応速度を　調整するために、ホウ酸を冷却材に溶かして利用する。③ 加圧井水型軽水炉では、熱ループを一次冷却水と二次冷却水に分けているので、タービ　 ンに放射能を帯びた蒸気が流れない。④ 沸騰水型軽水炉では、原子炉内部で発生した蒸気と蒸気発生器で発生した蒸気を混合し　 て、タービンに送る。⑤ 沸騰水型軽水炉では、冷却材の蒸気がタービンに入るので、タービンの放射線防護が必　 要である。 【詳しく解説】 軽水炉の核分裂は図1に示すように、ウラン235に中性子を衝突させることで質量欠損による核分裂エネルギーを発生させ、その際に同時に発生する中性子によって近隣のウラン235を更に核分裂させて連鎖的に核分裂を発生させるものです。 図 1 図 2 核融合炉の反応は、重水素と三重水素(トリチウム)をプラズマ温度1億℃以上、密度100兆個/cm3の密度で1秒間以上閉じ込めることで核融合が起こります。 図 3 図 4 沸騰水型軽水炉(図 3)と加圧水型軽水炉(図 4)の主な違いは、沸騰水型は減速材である軽水を蒸気化させて直接タービンを廻します。一方、加圧水型では炉内で熱交換器(蒸気発生器)で二次蒸気系統の水を加熱し、発生した蒸気でタービンを廻すことです。加圧水型では一次軽水を沸騰させないで蒸気温度を高くするために加圧して飽和蒸気温度を上げています。 平成29年度 III-13の「詳しく解説」にてほぼ回答の説明はされていますが、足りない解説について下記に記述します。 ② に記述されているホウ酸は中性子を吸収する性質を持つことから、加圧水型炉では制御棒とともに冷却材の軽水に溶かして用いられます。⑤ に記述されているように、沸騰水型炉で蒸気タービンを駆動する蒸気には放射性物質が含まれていますので、タービン室への出入りはある程度制限があり、タービンから外部への放射線漏洩を防止するシールドが設けられています。 以上から④の「沸騰水型軽水炉では、原子炉内部で発生した蒸気と蒸気発生器で発生した蒸気を混合し て、タービンに送る。」と言うのは誤りで最も不適切なので、正解は④になります。 答え　④ イラストの出典：電気事業連合会発行「原子力コンセンサス2014」13/14頁 イラストの出典：日本原子力文化財団原子力エネルギー図面集:エネ百科第9章その他:9-4-5核融合と核分裂