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環境問題

原子力発電の仕組みは核分裂

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ウランのかたまりが小さいと、核分裂で発生した中性子は、次の核分裂を起こさないうちに外に逃げてしまうものが多くなり、連鎖反応は起こりません。ちょうど適当な大きさのかたまりであると、外へ逃げだしたり、残りの中性子が核分裂の数を増やしもせず減らしもしない程度になって、ある一定の割合で分裂を持続させることができます。この状態では、爆発的でなく、持続的なエネルギーの放出が起こります。これが原子炉の原理です。

原子核が分裂すると、大きさがだいたい等しい二つの核になります。原子は、陽子、中性子、電子からなっていますが、ウランなどの重い原子核に中性子をあてると、原子核が二つに割れる「核分裂反応」が起こります。重い原子核ほど中性子の割合が大きいので、軽い核に分裂すると、余分の中性子がこぼれ出ます。

このこぼれた中性子が次の原子核にあたれば、それを分裂させて、さらに新たな中性子が出てきます。このようにして次々と原子核を分裂させていくことができます。この反応を連鎖反応と呼んでいます。

中性子の量の微妙な調節をおこなう

核分裂連鎖反応が一定の割合で維持されている状態を臨界といいますが、原子炉では、制御棒の出し入れによって、核分裂反応を臨界に保つことができます。原子炉のなかには、中性子を吸収しやすい物質が置いてあり、それを出し入れすることによって中性子の量の微妙な調節をおこなうことができます。

原子力発電と火力発電のちがうところは、火力発電では、石炭や石油などの化石燃料を燃やしてエネルギーを得ますが、原子力発電では、核分裂によってエネルギーを得ることです。世界で最初に商業用原子炉が運転されたのはイギリスで、一九五六年のことでした。原子力発電も火力発電も、水を沸かして蒸気に変え、蒸気の力でタービンを回して発電する仕組みになっています。

核分裂から最大限のエネルギーを得ると、原子爆弾になってしまいますので、原子炉の中では、核分裂をコントロールして、緩やかに反応させ、出る熱エネルギーを取り出しています。日本には五二基の原子力発電所(炉)があり、世界で第三位の保有国になっていました。ウランは他の資源とおなじように有限な資源で、日本ではすべて輸入しています。

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