反射材

原子力発電の基礎知識

原子力発電における重水の役割

私たちにとって欠かせない存在である水。実は、その水の中にごくわずかだけ含まれる「重水」と呼ばれる特別な水が、原子力発電で重要な役割を担っています。 私たちが普段目にしたり、触れたりしている水は、水素原子2個と酸素原子1個が結合してできた「H₂O」という分子でできています。しかし、重水の場合は、この水素原子の代わりに、「重水素」と呼ばれる、少し重い水素の仲間が使われているのです。 では、この重水素は普通の水素と何が違うのでしょうか? 原子の構造を見てみると、違いが分かります。原子の中心には原子核があり、その周りを電子が回っています。 水素の原子核は、陽子と呼ばれる粒子が1個だけですが、重水素の原子核は陽子に加えて中性子と呼ばれる粒子も1個持っています。この中性子が重水素を少し重くしている理由です。 このように、水素原子と重水素原子は、その原子核の構成が異なっています。そのため、重水は普通の水と比べてわずかに重くなり、密度や融点、沸点といった物理的な性質も少しだけ変わってくるのです。
原子力発電の基礎知識

原子力発電における黒鉛の役割

- 黒鉛とは黒鉛は、炭素だけで構成される物質です。ダイヤモンドと同じ炭素の仲間ですが、その性質は大きく異なり、鉛筆の芯や潤滑剤など、私たちの身近なところで幅広く活用されています。黒鉛は、金属のような光沢を放ちながらも柔らかく、紙などに擦りつけると容易に剥離する性質を持っています。これは、黒鉛の構造に秘密があります。 黒鉛は、炭素原子が六角形に結びついて平面状に広がった層が、何層も積み重なった構造をしています。それぞれの層の中では炭素原子同士が強く結合していますが、層と層の間は結合が弱いため、容易に剥がれやすいのです。 この黒鉛の性質は、原子力発電において重要な役割を担っています。原子力発電では、ウラン燃料が核分裂反応を起こす際に、大量の中性子が発生します。この中性子の速度を適切に制御することで、安定した核分裂反応を維持することが重要となります。黒鉛は中性子を吸収しすぎずに、その速度を適切に調整する能力を持っているため、原子炉内で減速材として利用されています。 黒鉛は、原子力発電の安全な運転に欠かせない素材と言えるでしょう。
原子力施設

原子力発電の要、原子炉級黒鉛とは?

- 原子炉級黒鉛とは原子炉級黒鉛は、原子力発電所で使用される原子炉において、核分裂反応の制御とエネルギー取り出しに重要な役割を担う、欠かせない構成要素の一つです。その役割は主に二つあります。一つは減速材としての役割です。原子炉内でウラン燃料が核分裂反応を起こすと、莫大なエネルギーを持った中性子が飛び出します。この中性子をそのままにしておくと、次の核分裂反応を起こす確率が低くなってしまいます。そこで、原子炉級黒鉛を用いて中性子の速度を減速させ、効率的に次の核分裂反応を起こせるようにします。この中性子の速度を調整することで、原子炉内の核分裂反応の連鎖を制御することができます。もう一つは反射材としての役割です。原子炉級黒鉛は、中性子を反射する性質にも優れています。原子炉内に配置された黒鉛が中性子を反射することで、炉心から中性子が逃げるのを防ぎ、核分裂反応の効率を向上させています。このように、原子炉級黒鉛は、原子力発電において欠かせない材料と言えるでしょう。
原子力発電の基礎知識

原子炉の縁の下の力持ち:反射体

- 原子炉と中性子原子炉は、ウランなどの核分裂しやすい物質に中性子をぶつけることで、莫大なエネルギーを取り出す装置です。物質が中性子を吸収すると、原子核が分裂し、その際に熱と新たな中性子が放出されます。 この現象を核分裂と呼びます。原子炉の内部では、放出された中性子が次々に別の原子核に吸収され、核分裂の連鎖反応が持続します。 この連鎖反応を制御することで、安定したエネルギーの発生が可能となります。しかし、原子炉で発生した中性子のすべてが核分裂を引き起こすわけではありません。 一部の中性子は原子炉の外へ逃げてしまい、また別の一部は核分裂を起こさない物質に吸収されてしまいます。 原子炉を効率的に稼働させるためには、いかに多くの核分裂を起こせるかが鍵となります。そのため、原子炉の設計においては、中性子が炉心から逃げにくく、核分裂しやすい物質に効率よく吸収されるように工夫が凝らされています。具体的には、中性子の速度を調整する減速材や、中性子を炉心に反射させる反射材などが用いられます。このように、原子炉において中性子はエネルギーを生み出すための重要な役割を担っており、中性子の振る舞いを制御することが、原子炉の安全かつ効率的な運転に不可欠です。