天然ウラン

原子力施設

独自技術が生んだ原子力発電:カナダ型重水炉

- カナダ型重水炉とはカナダ型重水炉は、その名の通りカナダで開発された原子力発電炉です。正式名称はCANDU炉と言い、これは「CANadian Deuterium Uranium(カナダ重水ウラン)」の頭文字を取ったものです。この原子炉は、現在世界で主流となっている軽水炉とは異なる設計思想に基づいており、独自の技術が使われています。最大の特徴は、天然ウランを燃料として使用できる点です。ウランには、核分裂しやすいウラン235と、そうでないウラン238が存在します。天然ウランにおけるウラン235の濃度はわずか0.7%程度ですが、カナダ型重水炉はこの濃度のまま燃料として使用できます。一方、軽水炉ではウラン235の濃度を3~5%程度にまで濃縮する必要があり、特別な施設とコストがかかります。さらに、カナダ型重水炉は運転中に燃料交換が可能という利点も持ち合わせています。軽水炉の場合、燃料交換を行うためには原子炉を停止しなければなりませんが、カナダ型重水炉は運転を続けながら燃料交換ができます。そのため、高い稼働率を維持することが可能です。しかし、カナダ型重水炉にも課題はあります。軽水炉に比べて大型になりやすく、建設コストが高額になりやすい点は、導入を検討する上で重要な要素となります。このように、カナダ型重水炉は独自の技術を用いることで、天然ウランの使用や運転中の燃料交換といった特徴を実現しています。世界的に見ると、カナダをはじめ、インドや韓国などで採用されている原子炉です。
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知られざる原子:天然存在比とその謎

原子力発電と聞いて、何を思い浮かべるでしょうか?巨大な発電所?あるいは、莫大なエネルギーを生み出す原子力そのもの?原子力は、あらゆる物質を構成する極小の粒子である原子の力を利用した発電方法です。 原子の中心には、陽子と中性子からなる原子核が存在し、その周りを電子が飛び回っています。 原子の種類は、この陽子の数が決めてとなります。例えば、陽子が1個であれば水素、6個であれば炭素といったように、陽子の数が元素の種類を決めているのです。 ところで、同じ元素でも、中性子の数が異なる場合があります。これを同位体と呼びます。水素を例に考えてみましょう。水素には、中性子を持たない軽水素、1つ持つ重水素、2つ持つ三重水素(トリチウム)という3つの同位体が存在します。 これらの同位体は、化学的性質はほとんど同じですが、質量が異なります。 この質量の違いが、原子力発電において重要な役割を果たします。 原子力発電では、ウランという元素の原子核に中性子を衝突させ、核分裂を起こすことでエネルギーを取り出しています。この時、ウランの同位体であるウラン235が核分裂しやすく、原子力発電の燃料として利用されています。このように、同位体は原子力発電において欠かせない要素であり、その性質の理解が原子力発電の安全かつ効率的な運用に繋がっています。
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エネルギー源の宝庫:天然ウラン

- 天然ウランとは天然ウランとは、文字通り地球上に自然に存在するウランのことを指します。 私たちの暮らす地面の下にも、ごくわずかながら存在しています。 ウランと聞いて、多くの方は原子力発電を思い浮かべるのではないでしょうか。確かにウランは原子力発電の燃料として利用されていますが、実は、天然ウランをそのまま発電に使うことはできません。天然ウランには、ウラン235とウラン238という二種類の仲間が存在します。原子力発電で利用されるのは、主にウラン235の方です。ウラン235は核分裂を起こしやすく、エネルギーを発生させる性質を持っています。しかし、天然ウランの中に含まれるウラン235の割合は約0.7%と非常に少ないため、発電に利用するためには、ウラン235の割合を高める「濃縮」という作業が必要になります。濃縮を行うことで、ウラン235の割合を高めたウランを「濃縮ウラン」と呼びます。原子力発電では、この濃縮ウランを燃料として利用し、熱エネルギーを生み出して電気を作っています。
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独自技術の結晶:CANDU炉の仕組み

- CANDU炉とはCANDU炉は、カナダで独自に開発され、実用化に至った原子炉です。その名前は、CANadian Deuterium Uraniumの頭文字から来ており、これは「カナダの重水素ウラン」という意味です。では、この「重水素」とは一体何なのでしょうか? 原子炉の内部では、ウラン燃料が核分裂反応を起こして熱を生み出します。この核分裂反応を制御するために、中性子という粒子を減速させる必要があります。この減速材として、CANDU炉では「重水」と呼ばれる特殊な水が使われています。 重水は、普通の水よりもわずかに重い水です。これは、水の分子を構成する水素原子の一部が、「重水素」という少し重い原子に置き換わっているためです。CANDU炉はこの重水を減速材としてだけでなく、原子炉から熱を運び出す冷却材としても使用しています。このような原子炉は、重水減速・重水冷却型原子炉と呼ばれます。 CANDU炉は、世界的に見ても珍しい技術を採用しており、他の原子炉と比べていくつかの利点があります。例えば、ウラン燃料を濃縮せずに利用できるため、燃料の調達コストを抑えられるというメリットがあります。また、運転中の燃料交換が可能であるため、高い稼働率を維持することができます。これらの特徴から、CANDU炉は安全性と信頼性の高い原子力発電を実現する技術として、世界的に注目されています。