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最終更新日: 2025 年 7 月 29 日

炉心から電力まで: 原子力発電所の構造

原子炉

核分裂を理解する

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。

原子力発電所の構造

原子力発電所は主に次のもので構成されます。

対応管理とセキュリティ

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。

リアクトルタイプ比較表

一般的な原子炉の比較
リアクターの種類モデレータ冷却燃料
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

出典:国際原子力機関 (IAEA)世界原子力協会

原子力エネルギーの利点と限界

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。

未来の原子炉に向けて

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。

2023 年の国別原子力発電量
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≈ 775TWh18.5%≈ 30.5%
中国≈ 433TWh4.9%≈ 17.0%
フランス≈ 324TWh64.8%≈ 12.6%
ロシア≈ 217TWh18.4%≈ 8.5%
韓国≈ 180TWh30.7%≈ 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}

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