原子力のしくみ

Oct 09 2000
一方で、原子力は、化石燃料への依存を減らすクリーンエネルギーの代替手段を提供します。一方、地震で破壊された日本の発電所が放射性水を漏らしている画像を呼び出します。良い時も悪い時も原子炉で何が起こりますか?
2017年8月8日にイギリスのブリッジウォーターにあるHinkleyPointB原子力発電所の航空写真ビュー。デビッドゴダード/ゲッティイメージズ

一部の人々にとって、原子力は、化石燃料への依存の束縛から私たちを解放するクリーンエネルギーの代替手段を提供します。他の人には、それは災害のイメージを呼び起こします:放射性蒸気を吐き出す地震で破壊された日本の発電所、チェルノブイリのコンクリートの石棺を取り巻くデッドゾーン。

しかし、そのような驚異と悲惨さを実現するために、原子力発電所の内部で何が起こるのでしょうか?壁のコンセントから何マイルもの電力線を通り、それを生成した原子炉に至るまで、1ボルトの電気が戻ってきたと想像してみてください。あなたは火花を生成する発電機とそれを回すタービンに遭遇するでしょう。次に、タービンを回す蒸気の噴流、そして最後に水を蒸気に加熱する放射性ウランの束を見つけるでしょう。原子炉の炉心へようこそ。

原子炉内の水は放射性物質の冷却材としても機能し、過熱や溶融を防ぎます。 2011年3月、世界中のTV視聴者は、冷却システムが壊滅的な障害に見舞われたときに何が起こるかを学びました。史上最強の地震とそれに続く津波により、福島第一原子力発電所の周辺地域から数万人が避難し、プラントとその原子炉ユニットのいくつかに深刻な被害をもたらしました。とりわけ、炉心から水が排出されたため、炉心の温度を制御することができなくなった。その結果、過熱と部分的な核メルトダウンが発生しました[出典:NPR ]。

世界原子力協会によると、2018年4月の時点で、50か国で約450基の原子炉が稼働しており、世界の電力の約11パーセントを供給しています。米国だけでも、2016年10月に商業運転を開始した1,150メガワットの容量の原子炉であるテネシー州のワッツバー2号機を含む、米国30州内の61の商業運転原子力発電所に99基の原子炉があります[出典:EIA ]。

原子力エネルギーは、米国の電力需要の20%を供給し、天然ガスからの31.7%と石炭からの30.1%未満であり、水力、風力、太陽光などの再生可能エネルギーによって提供される17.1%をわずかに上回っています[出典:EIA ] 。しかし、一部の国は原子に大きく依存しています。たとえば、2018年4月のレポートによると、フランスは原子力発電所から電力の72%を取得し、スウェーデンは原子力発電所から約40%を取得しています[出典:World-Nuclear.org ]。

この記事では、原子炉が発電所内でどのように機能するか、そしてその重要な熱をすべて放出する原子反応について見ていきます。