原子力発電の発電の仕組み

原子力発電と聞くと、「なんだか難しそう…」と感じてしまいますよね。

でもしくみを順番に追っていくと、やっていることは意外とシンプル。
ようするに、熱をつくってタービンを回し、電気を生み出しているという流れなのです。

ただし、その「熱」のつくり方が特別。
そこに原子力ならではのポイントがあります。

原子力発電の発電の仕組みとは？全体の流れをつかもう

まず大きな流れを押さえてみましょう。

原子力発電も、火力発電や地熱発電と同じように「蒸気の力でタービンを回す」発電方式です。
つまり、最終的には発電機を回して電気をつくるという仕組みは共通しています。

違うのは、蒸気をつくるための熱の出どころ。
そこが原子力の特徴です。

流れを整理すると、次のようになります。

• 核分裂で熱をつくる。
• その熱で水を沸騰させ、蒸気をつくる。
• 蒸気でタービンを回し、発電機で電気をつくる。

──こんな具合に、発電の後半部分は他の発電方法とよく似ています。

原子力発電のポイントは、「核分裂で熱をつくる」という最初の段階にあります。

つまり、原子のエネルギーを熱に変え、その熱を電気へと変えているわけです。

どうやって核分裂を起こすの？燃料と中性子の役割

では、その核分裂はどうやって起こすのでしょうか。

原子力発電で主に使われる燃料はウラン235という物質です。
この原子核に「中性子」という粒子がぶつかると、原子核が二つに割れます。

そして分裂のときに、新たな中性子が飛び出します。
その中性子が、また別のウラン原子に当たる──ここで連鎖反応が始まるのです。

1. 中性子がウラン235に当たる。
2. 原子核が分裂し、熱と中性子が生まれる。
3. 新しい中性子が別の原子に当たり、反応が続く。

──この繰り返しが「核分裂の連鎖反応」です。

核分裂は、中性子がきっかけになって始まる現象なのです。

しかも1回の分裂で生まれるエネルギーはとても大きい。
だからこそ、少量の燃料でも大量の熱を生み出せるのです。

連鎖反応を安全に保つしくみとは？

ただし、連鎖反応は放っておくとどんどん加速してしまいます。
それでは危険です。

そこで活躍するのが制御棒と呼ばれる装置。
これは中性子を吸収する材料でできていて、原子炉の中に差し込んだり引き抜いたりすることで反応の強さを調整します。

反応が強くなりすぎれば制御棒を深く入れる。
逆に弱ければ少し引き抜く。
この微妙な調整で、出力を一定に保っているのです。

原子力発電の安全性は、「中性子の数をコントロールできるかどうか」にかかっています。

さらに冷却水で熱を取り出し続けることも大切です。
冷却が止まると燃料が高温になり、重大な事故につながる可能性があります。

だからこそ、何重もの安全対策が設けられています。
原子炉は「ただ反応させる装置」ではなく、「きちんと制御する装置」なのです。

原子力発電のしくみは、特別なようでいて流れはとても明確です。
核分裂で熱をつくり、その熱で蒸気をつくり、タービンを回して電気を生み出す。

そして何より重要なのは、連鎖反応をきちんと管理すること。
小さな原子の世界をコントロールする技術──それが原子力発電の本質なのです。