FPガス

原子力の安全

原子力発電の安全を守る:FPガスの役割

原子力発電は、ウランが持つ巨大なエネルギーを利用した発電方法です。ウランの原子核は、中性子という粒子を吸収すると、二つ以上の原子核に分裂します。この現象を核分裂と呼びます。核分裂の際に発生するエネルギーは莫大で、電気などのエネルギーに変換され、私たちの生活に利用されています。 ウランの核分裂によって生み出される原子核は、核分裂生成物と呼ばれ、FPと略されることもあります。核分裂生成物は80種類以上もあり、それぞれ異なる性質を持っています。その中には、常温で気体として存在するものがいくつかあり、これらをFPガスと総称します。代表的なFPガスとしては、クリプトンやキセノンなどが挙げられます。これらのガスは、原子力発電所の運転や安全性の評価において重要な要素となります。
核燃料

原子炉の燃料ペレットとノックアウト

原子力発電は、ウランという物質が持つエネルギーを利用して電気を起こす発電方法です。ウランは核分裂と呼ばれる反応を起こすと、莫大な熱エネルギーを放出します。この熱を利用して水を沸騰させ、蒸気を発生させることでタービンを回し、発電機を動かして電気を作ります。 原子力発電所で使われる燃料は、ウランを加工して作られます。まず、ウラン鉱石から取り出したウランを精製し、濃縮したものを二酸化ウランという粉末にします。次に、この粉末を高温で焼き固めて、直径約1センチメートル、高さ約1.5センチメートルの円柱形をしたペレットを作ります。このペレットは、見た目は黒い碁石のようです。 ペレットは、多数まとめられて金属製の燃料棒に封入され、さらに多数の燃料棒が束ねられて燃料集合体として原子炉の中に装荷されます。原子炉の中では、ウランの核分裂反応が連鎖的に起こり、膨大な熱エネルギーが生まれます。原子力発電は、この熱エネルギーを利用して電気を作る、非常に効率の高い発電方法です。
核燃料

原子炉の燃料ペレットとリコイルの関係

- リコイル原子炉内部で起こる微小な衝撃 原子力発電所では、ウラン燃料ペレットに中性子をぶつけることで核分裂反応を起こし、莫大な熱エネルギーを取り出しています。この核分裂反応は、燃料ペレットの内部で複雑な反応を引き起こしますが、その中でも「リコイル」と呼ばれる現象は、燃料ペレットの状態に影響を与える重要な現象です。 燃料ペレットの中でウランが核分裂を起こすと、分裂した原子核は非常に大きなエネルギーを持ちます。このエネルギーは、分裂片と呼ばれる小さな粒子が飛び散る際の運動エネルギーに変換されます。この分裂片は、周囲のウラン原子にぶつかりながら燃料ペレットの中を突き進みます。ビリヤード台でブレイクショットをイメージしてみてください。勢いよく飛び出した手球は、周囲の球を弾き飛ばしながら進んでいきます。リコイルもこれと同じように、分裂片が周囲のウラン原子と衝突を繰り返しながらエネルギーを失っていく現象なのです。 このリコイルは、燃料ペレットの劣化や損傷の一因となります。分裂片が燃料ペレットの表面近くで発生した場合、その勢いで燃料ペレットの表面からウラン原子が飛び出すことがあります。これは、例えるならビリヤード台の外に球が飛び出してしまうようなものです。このように、リコイルは燃料ペレットの寿命や安全性を考える上で無視できない現象なのです。