RBMK

原子力の安全

原子炉の制御とポジティブスクラム

- 原子炉の制御原子炉の心臓部では、ウランなどの核燃料が核分裂反応を起こし、莫大なエネルギーを生み出しています。 この反応を安全かつ安定的に継続させるためには、核分裂で発生する中性子の数を精密に制御することが不可欠です。原子炉の出力調整において中心的な役割を担うのが「制御棒」です。制御棒は、中性子を吸収する性質を持つ物質で作られており、炉心に挿入したり引き抜いたりすることで、核分裂反応の速度を調整します。 制御棒を炉心に深く挿入すると、多くの中性子が吸収され、核分裂反応は抑制され、原子炉の出力は低下します。 反対に、制御棒を引き抜くと、中性子を吸収する量が減り、核分裂反応は促進され、原子炉の出力は上昇します。緊急時には、制御棒を完全に炉心に挿入することで、中性子のほとんど全てが吸収され、核分裂反応は連鎖的に停止します。これにより、原子炉は安全な状態へと導かれます。 このように、制御棒は原子炉の出力調整という重要な役割だけでなく、緊急時の安全確保にも欠かせない役割を担っているのです。
原子力施設

RBMK炉:旧ソ連の独自技術

- RBMK炉とは RBMK炉とは、「Reaktory Bolshoi Moshchnosti Kanalynye」のロシア語の頭文字をとった略称で、日本語では「黒鉛減速沸騰軽水圧力管型原子炉」という長い名前で呼ばれています。これは、旧ソ連が独自に開発した原子炉の形式で、西側諸国では英語の頭文字をとってLWGR(Light Water-cooled Graphite-moderated Reactor軽水冷却黒鉛減速炉)とも呼ばれています。 この原子炉の特徴は、燃料に濃縮度の低いウラン酸化物を使い、減速材に黒鉛、冷却材に軽水を用いている点です。原子炉の心臓部である炉心には、多数の圧力管が縦に設置されています。それぞれの圧力管の中に燃料集合体が挿入され、その中を冷却水が下から上に流れながら沸騰し、燃料から熱を奪い出す構造になっています。 RBMK炉は、当時のソ連が掲げていた「核兵器と発電の両立」という目標のもと、プルトニウム生産も可能な原子炉として開発されました。ウラン資源が豊富で、技術力の面でも制約の多かったソ連にとって、RBMK炉は当時の技術で実現可能な、数少ない選択肢だったと言えるでしょう。 しかし、RBMK炉は、その設計上の特性から、安全性の面でいくつかの欠陥を指摘されていました。実際に、1986年に旧ソ連(現ウクライナ)のチェルノブイリ原子力発電所で起きた大事故は、RBMK炉の持つ構造的な問題点が露呈した結果と言われています。
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原子炉の心臓部:圧力管集合体

原子力発電所の中心部には、原子炉と呼ばれる巨大な装置が存在します。原子炉は、燃料の核分裂反応を制御し、安全にエネルギーを取り出すという重要な役割を担っています。この原子炉内部には、燃料を収納する圧力管と呼ばれる管が複数配置されており、その周囲を減速材と冷却材が流れています。これらの構成要素をまとめたものを「圧力管集合体」と呼びます。 圧力管集合体は、原子炉の安全運転において極めて重要な役割を果たしています。まず、圧力管は、核分裂反応によって発生する熱と高圧に耐えるように設計されています。燃料棒はこの圧力管の中に収納され、核分裂反応を維持するための冷却材が周囲を流れています。 圧力管の周囲には、中性子を減速させる役割を持つ減速材が配置されています。減速材は、核分裂反応を効率的に進行させるために、中性子の速度を調整する役割を担います。 さらに、圧力管集合体全体は、冷却材を循環させるための配管網によって覆われています。冷却材は、圧力管内の燃料から発生する熱を吸収し、外部に取り出す役割を担っています。このように、圧力管集合体は、高圧・高温という過酷な環境下で運転される原子炉において、燃料の冷却と核反応の制御に不可欠な役割を果たしているのです。