出会い ゾビラックス軟膏 E!チャット管理人 X-ふぁいる  Re 原子力に纏わる2、3の話【19】

Re 原子力に纏わる2、3の話【19】

 核燃料として使えるまで濃度が上げられたウラン鉱石は、焼き固められて
〝ペレット…_φ(・・ )b〟
と呼ばれる小さな塊りに成型されます。


濃縮されたウラン235を焼き固めた〝ペレット〟と呼ばれる核燃料の塊り。この画像はヨソのネタでも使ったが模型ではなく本物の核燃料で、この段階ではまだ素手で持っても問題ないくらい放射線量は低い。
Nuclear Fuel
Nuclear Fuel / Idaho National Laboratory


 小さな円柱状に焼き固めたペレットを棒状に繋げていき、セロテープのように加工したジルコニウム(金属系元素の一種、核分裂において使用される中性子線の影響を受けにくい特性がある)の化合物であるジルカロイを巻いて、直径20mm・長さ4mの〝燃料棒〟が出来上がります。

 この燃料棒を複数本、原発の出力量や使用期間に合わせて四角く束ねたモノをキャスク(燃料集合体ともいう)〟と呼び、日本では一般的な〝加圧水型軽水炉〟タイプの原子炉では、このキャスクを出力に合わせて数十個、水で満たした〝炉心〟に沈めます。


キャスクの模型。ペレットを縦に並べてジルカロイといわれる金属化合物でラップしたモノが〝燃料棒〟で、1本の長さは4mほどになる。その燃料棒を数十本まとめて専用の容器に収めたモノを〝キャスク〟という。
タイトルなし
タイトルなし / Claus Rebler


 よくTVの原発関連のニュースで〝資料映像〟とかいうテロップ付で映される、でかいプールみたいなモノの底に何か沈んでいる映像は、このキャスクが沈めてある〝炉心〟を上から撮影している場面なのです。

 日本でポピュラーな加圧水型軽水炉の場合、実際発電を行う場合は炉全体を水で満たして密封し、圧力をかけます(炉内を密封するのは反応の熱によって、水が沸騰気化してしまわない様にする為)。
 この炉の中に、中性子線を出す反応棒を注入してやると、そこから出る中性子線が燃料棒に含まれたウラン235と反応して核分裂が開始されるわけです。


↓ TVのNEWSなどで紹介される原発のイメージ画像は、稼動前の炉心を上から撮影したモノ。実際に運転する場合は水で満たされた原子炉の炉心は封印され、中性子線を発生する〝反応棒〟といわれるモノをキャスクの傍に注入すると核燃料が核分裂を始める
25.07.2008
25.07.2008 / pppspics


 反応棒から出る中性子線は単なるきっかけで、実際の核分裂反応は、前述したように燃料であるウラン235自身が核分裂を起こした際に放出される中性子による連鎖反応で進んでいきます。

 正常な状態で核分裂が行われれば、炉の中に満たされた水が高温になっていき、高温高圧になった水はパイプを通っていきますが、当然そのパイプも高温になるわけで、この高温になったパイプで炉の中とは違う経路で流れている水(二次冷却水という)を温めます。


↓ 原発の模型。原子炉内で発生した熱によって高温高圧になった水を直接水蒸気に変えて発電タービンを回すのではなく、原子炉内の水は圧力を掛けられているため100℃を越えても沸騰せず、パイプを通って〝二次冷却水〟と呼ばれる別系統の水を熱する。原発は、その二次冷却水が高温高圧蒸気となって発電タービンを回すという複雑怪奇な方法で発電している。
SANY0949
SANY0949 / HIRAOKA,Yasunobu


 そして間接的に温められた二次冷却水は高温&高圧の水蒸気となって発電タービンを回し、発電するわけです。

 原子炉の中で核分裂の熱によって、高温高圧になった一次冷却水で直接発電タービンを回さないのは、もちろん
放射性物質直接触れた水を使用するのは危ない (-_-;)〟
からで、その点はちゃんとセキュリティを考えた構造になっています。


↓ 原子炉内で使われている一次冷却水を発電タービンを回す蒸気に使わないのは、直接核燃料に触れた水は〝放射能汚染〟されているから…(画像はイメージ)。
Boiling
Boiling / andyjakeman


 基本的に原発は一度核分裂が始まってしまえば、連鎖反応が次々と起きますので、ず~~~~っと熱を出し続けますが、欠点として〝微妙な出力調整が難しい〟と言われており、判りやすくザックリ言えば
〝すぐに反応を止めたり出来ない ┐( ̄Д ̄;)┌〟
という事です。


↓ 原発のコントロール・ルーム。原発は核分裂によって巨大なエネルギーを生み出すが、反面その出力を水力や火力ほど自由にコントロールできない事はあまり知られていない。電力の消費量は1日を通して一定というわけではなく、昼間と夜間では相当な開きがあり、需要に合わせて発電量を変動させる為には火力や水力のサポートが必要になってくる。
Fukushima 1 Nuclear Power Plant_15
Fukushima 1 Nuclear Power Plant_15 / hige-darumaひげだるまattractive woman Version


 原子炉を停止させるには燃料棒の間に飛び交う中性子線を吸収する素材で出来た
〝制御棒…_φ(・・ )b〟
と呼ばれるモノをキャスクの中に差し込むことで核分裂反応を抑制していますが、制御棒が差し込まれた途端に原子炉の反応が全て止まるというほど便利なモノではなく、核分裂そのものが止まっても核燃料自身が〝崩壊熱〟という高熱を発生させており、それが収束するするには極めて長い時間がかかります。
=続く=

【このネタを初めから読む】

↓ 制御棒を挿入して、原子炉内の核反応が正常に停止したとしても、核分裂によって生成された放射性物質が安定した元素へと変わる為に出す〝崩壊熱〟が放出され続けるので、原子炉はすぐに冷えない(画像はイメージ)。
Melt testing pure aspirin
Melt testing pure aspirin / james_jhs


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