原子力発電の概要【電験三種】

近年、日本の発電の電源割合（エネルギーミックス）で８割を超えているのが火力発電です。しかし一時期は原子力発電は火力発電に次ぐ電源となっていました。
本項では、水力・汽力・再生可能エネルギーと共に電源の一つとして、本項では原子力発電を取り上げます。

その名の通り、原子力発電は原子核に中性子が衝突し、発生する核分裂の際に起きる結合エネルギーを利用したものです。
核分裂の際に放出された中性子は、他の原子核と衝突してまた核分裂を起こすことを連鎖反応といいます。

アインシュタインの相対性理論で、核分裂の際の放出されるエネルギーを求めることができます。

これは原子力を理解するための基本的な式なので覚えておいてください。

※光の速さｃ＝３×１０の９乗となります。これは、定数なので、しっかりと暗記すること。

原子力発電は、核分裂の連鎖反応によって生じる熱エネルギーで蒸気を作り、その蒸気を使ってタービンを回転させ発電します。言い換えると、火力発電は、石炭や石油を燃やして蒸気を作りますが、原子力発電は、核分裂の連鎖反応で蒸気を作る。ということは、原理は同じで、燃料だけが違うということになります。
大まかですが原子力発電所は次のような構成で成り立っています。

原子炉について、もう少し詳しく説明します。
原子炉は図のような仕組みです。

それぞれの構成を説明しましょう。
核燃料
核燃料として使用されるのは、主に濃縮ウランとプルトニウム２３９の２種類です。
後で説明しますが、軽水炉では天然ウランに含まれるウラン２３５を濃縮して３%ほどにした濃縮ウランが使用されています。
プルトニウム２３９は、原子炉内でウラン２３８に中性子を吸収させてできる物質です。