原子力発電所の基本原理は、重原子、特にウラン 235 の核分裂に基づいています。ウラン 235 原子核が中性子を吸収すると不安定になり、2 つの軽い原子核に分裂し、大量のエネルギー (約 200 MeV) と追加の中性子がいくつか放出されます。これらの中性子は、今度は他の核分裂を引き起こす可能性があります。これが連鎖反応です。
原子力発電所は主に次のもので構成されます。
連鎖反応の制御は、中性子吸収物質(ホウ素、カドミウム)で作られた制御棒によって確実に行われます。それらを炉心に挿入または炉心から取り外すことにより、核分裂の数が調整されます。緊急時には、自動停止(スクラム)によりこれらのバーが瞬時に挿入され、反応が停止します。格納容器はプレストレストコンクリートで作られることが多く、事故時の放射性物質の放出を防ぎます。
リアクターの種類 | モデレータ | 冷却 | 燃料 | 例 |
---|---|---|---|---|
REP(加圧水) | 軽水 | 圧力のかかった水 | 濃縮UO₂ (~3-5% U-235) | PWR – フランス (EDF) |
REB(熱湯) | 軽水 | 沸騰したお湯 | UO₂濃縮 | BWR – 日本、米国 |
RBMK | 黒鉛 | 軽水 | 天然ウラン | チェルノブイリ – ソ連 |
PHWR (カンドゥ) | 重水 | 重水 | 天然ウラン | カナダ |
原子力エネルギーには、連続生産、低 CO₂ 排出、高いエネルギー密度など、多くの利点があります。しかし、それは安全保障、放射性廃棄物の管理、拡散の問題を引き起こします。廃棄物の寿命(プルトニウム 239 など特定の同位体では最大数十万年)は、世代間の責任を意味します。
第 4 世代反応器 (増殖反応器、溶融塩、高温) は、安全性の向上、廃棄物の削減、資源の最適化を目的として開発されています。同時に、核融合、特に ITER プロジェクトによるものは、長寿命の廃棄物を出さずに豊富なエネルギーを約束しますが、まだ実験段階にとどまっています。
国 | 核生産量(TWh) | 国内における原子力発電の割合 | 世界の核生産量に占める割合 |
---|---|---|---|
米国 | ≈ 775TWh | 18.5% | ≈ 30.5% |
中国 | ≈ 433TWh | 4.9% | ≈ 17.0% |
フランス | ≈ 324TWh | 64.8% | ≈ 12.6% |
ロシア | ≈ 217TWh | 18.4% | ≈ 8.5% |
韓国 | ≈ 180TWh | 30.7% | ≈ 7.1% |
ウクライナ | ≈ 86TWh | ≈55% | ≈ 3.4% |
カナダ | ≈ 85TWh | ≈13.7% | ≈ 3.3% |
日本 | ≈ 77TWh | ≈5.5% | ≈ 2.2% |
スペイン | ≈ 54TWh | ≈20.3% | ≈ 2.1% |
インド | ≈ 48TWh | ≈3.1% | ≈ 1.9% |
スエード | ≈ 47TWh | ≈28.6% | ≈ 1.8% |
イギリス | ≈ 37TWh | ≈12.5% | ≈ 1.5% |
アラブ首長国連邦 | ≈ 33TWh | ≈19.7% | ≈ 1.3% |
フィンランド | ≈ 33TWh | ≈42% | ≈ 1.3% |
ベルギー | ≈ 31TWh | ≈41.2% | ≈ 1.2% |
チェコ | ≈ 30TWh | ≈40% | ≈ 1.2% |
パキスタン | ≈ 24TWh | ≈17.4% | ≈ 0.9% |
スイス | ≈ 23TWh | ≈32.4% | ≈0.9% |
スロバキア | ≈ 18TWh | ≈61.3% | ≈0.7% |
台湾 | ≈ 17.8TWh | ≈6.3% | ≈0.7% |
ブラジル | ≈ 14.5TWh | ≈2.2% | ≈0.6% |
ハンガリー | ≈ 15TWh | ≈48.8% | ≈0.6% |
出典: IAEA PRIS「Operating Experience 2023」および世界原子力協会「World Nuclear Industry Performance Report 2024」:contentReference[oaicite:2]{index=2}