原子力発電の基礎知識 発電効率を高める複合システム
発電所では、電気を作るために様々な工程を経てエネルギーを変換しています。石炭火力発電所や原子力発電所の場合、まず燃料を燃焼させて熱エネルギーを作り出し、その熱で水を沸騰させて高温高圧の蒸気を発生させます。そして、この蒸気の力で蒸気タービンという羽根車を回転させ、その回転エネルギーを利用して発電機を動かしてようやく電気エネルギーが生まれます。
この、燃料のエネルギーを最終的に電気エネルギーに変換する際の効率のことを発電効率と呼びます。発電効率が高ければ高いほど、燃料を有効活用して多くの電気を作り出すことができます。しかしながら、現在の技術をもってしても、発電効率は高くても40％程度にとどまっています。これは、熱力学の法則による制約があり、どうしても熱エネルギーの一部を環境中に放出せざるを得ないためです。
例えば、蒸気を利用してタービンを回した後、その蒸気は温度が下がり、再び水に戻す必要があります。この冷却の過程で、どうしても熱が周囲に逃げてしまいます。このような熱の損失が積み重なり、発電効率は理論的な限界値に近づいており、大幅な改善は難しいと考えられています。
