Transcript 第3回 エネルギー変換 核融合と原子力発電所の仕組み

平成19年度 エネルギ変換工学 第3回
核分裂と原子力発電の仕組み
2006S09 高橋 昌希
2007S05 小島 泰明
監修
木下 祥次
原子、原子核
天然には、水素から一番重いウランまで、92種類の元素が有る。
原子核の周りをマイナスの電荷を持った電子が回っている。原子核は
プラスの電荷を持った陽子と、電気的に中性な中性子から成っている。
原子の中には、陽子の数が同じでも中性子の数が異なる物も有
る。これらを同位元素(アイソトープ）と呼んでいる。
原子の構造（例：ウラ
ン）
ウランの同位元素
核分裂
放射能
放射線の種類
放射線は種類によって、透過力が違う。
同位体の半減期
環境ミニ百科第33号ＨＰより抜粋
放射線の利用
電離作用
原子や分子と衝突したとき、原子核の周りを回っている電
子の一部をはじき出し物質をイオンにする放射線の作用
蛍光作用
物質から光を放出する作用
写真作用
感光して黒くなる作用
（レントゲンに使用）
放射線の影響
原子力発電について
人類最初の核分裂反応
1942年にイタリア人のエンリコ・フェルミによって達成
その後、不幸なことに原子爆弾へ
第２次世界大戦後、平和利用へ
1953年国連総会で演説するアイゼンハワーアメリカ大統領
原子力発電に対する世論調査
チェルノブイリ原子力発電所の事故①
チェルノブイリ原子力発電所の事故②
チェルノブイリ原子力発電所の事故③
原子力発電は安定した供給が可能
100万キロワットの発電所を１年間運転するために必要な燃料
環境に優しい原子力発電
ウラン埋蔵量
主要国と日本の原子力利用率の比較
日本の原子力発電の現状と見通し
問題①
• ウラン２３５が核分裂を起こすと、原子一つ
につき3.2×10-11Ｊが発生する。ウラン235
は1ｇで何Ｊ発生するか。
• ヒント：235ｇにつき、6.0221415×1023個の
原子が存在。（アボガドロ定数）
回答①
• ウラン235は１ｇに2.56×1021存在するため、
計算すると、8.2×1010Ｊとなる。
「ひまわり会」ＨＰより抜粋
臨界
ウラン濃縮ってな～に？
天然に存在するウランの中には、核分裂しやすいウラン（ウラン２３５）
が０．７％程度。残りの９９％以上は、核分裂しにくいウラン（ウラン２３８）。
原子力発電所で使えるようにするためには、ウラン２３５
の割合を３～５％程度まで高めることが必要。
ウラン濃縮
原子炉の自己制御性
減速材（水）の働きや、燃料自身の持っている性質により
一定の出力で安定する
これを原子炉の固有の安全性（自己制御性）と言う
プルトニウム
• ウラン238が中性子を吸収後、２度のベータ崩壊
をして生成される
• 科学的手段によって、比較的容易に分離可能
• 一回の分裂で飛び出る中性子の数が多い
参考文献
・日本原子力研究所
http://www.jaeri.go.jp/index.html
・「原子力・エネルギー」図面集 2004-2005
・地球資源論研究室
http://home.hiroshima-u.ac.jp/er/index.html
・wikiペディア
・山田克哉：『核兵器のしくみ』,2004,講談社
・ ？を！にするエネルギー講座
http://www.iae.or.jp/energyinfo/index.html