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原子力発電所

原子力発電所

原子力発電所は核分裂の時放出されるエネルギーを電気に変えます。

地理

キーワード

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シーン

原子力発電所

  • 取水場
  • 冷却水配管
  • 原子炉ブロック
  • 電力線
  • 放射性廃棄物貯蔵

原子力発電所熱発電所の一種であり、燃料が熱を作り出すために使われています。原子炉で放出される熱は冷却液で搬送され、蒸気を発生させるに利用されています。他の火力発電所と違って、が異なる方法で、核分裂によって発生されます。

原子力発電所の最も一般的なタイプである加圧水型原子炉は世界中に300基あります。発生される核エネルギーの60%がこのようなタイプで作られます。
加圧水型原子炉で、水は二つの分離されているシステムで循環しています。

一次回路では、原子炉の鋼鉄の管が発生されます。燃料体は加圧水に囲まれているので、加圧水型原子炉と呼ばれています。

水は二重の役割があります:一方では中性子の減速材として使われています。他方では加圧水を熱交換器に輸送し、発生される熱が低圧のシステム(二次回路)に伝達します。水は二つの個別されたシステムで循環しています。

一次回路:
一次回路に流れ込むの温度は275°Cであり、低濃縮二酸化ウラン(3-4%)の核反応により315°Cに加熱されます。加熱されたお湯が蒸発させないように、高圧環境に置かれます(100-150バール)。

放射性粒子を含む一次回路にある水は閉じられた孤立系で循環しています。

二次回路:
加熱された水は熱交換器に流され、熱が二次回路に流れている水を加熱するために使われています。ここの圧力がより低く(40-60バール)、そのためには水が沸騰し、発生する蒸気がタービンに流されます。

蒸気の高い圧力がタービンを回転させます。発生する運動エネルギー発電機によって電気に変えられます。電流が変圧器により高圧電線に伝達されます。

新しい原子力発電所の建設費用が高いですが、運営が安いです。数グラムの二酸化ウランは一つの家庭の一年分のエネルギーを負担します。原子力発電所の運営が環境に被害を与えません。有害物質の放出が行われていませんが、放射性廃棄物崩壊が安全に行う必要があります。

原子力発電所による放射能汚染非常に低くて、人口に与えられる放射能が0.01%です。放射線源とは、地球の地殻宇宙放射医療機器です。

炭素を燃料とする発電所による放射線の方が多いです。バナナを一本食べる時、人体に与えられる放射線の量が一年間で、原子力発電所から80km離れている所で与えられる放射線と等しいです。

加圧水型原子炉

  • タービン
  • 発電機
  • 熱交換器
  • 電力線
  • 変圧器
  • 原子炉容器
  • 二重のコンクリート製壁

エネルギー発生

  • タービン
  • 発電機
  • 熱交換器
  • 電力線
  • 変圧器
  • 原子炉容器
  • 熱水
  • 二酸化ウラン
  • 俳蒸気
  • 冷却水
  • 電流
  • 制御棒
  • 一次回路
  • 二次回路
  • 冷却回路

一次回路

  • 燃料棒
  • 制御棒
  • 熱交換器
  • 温水
  • 一次回路
  • ポンプ

二次回路

  • 熱交換器
  • 蒸気
  • タービン
  • 俳気
  • 二次回路
  • ポンプ
  • コンデンサー - 二次回路では、タービンからの排気が冷却された凝縮装置で水になり、冷却回路で冷やされます。このように圧力が減少されるので、タービンからの蒸気を吸い込む効果があります。蒸気がタービンを出てから液化されなかったら、タービンが回転されません。なぜならば、両側の圧力が等しいです。

連鎖反応

  • U₂₃₅
  • 中性子
  • 制御棒

原子炉では制御連鎖反応が行われています。ウラン原子核中性子を吸収し、中性子を2個か3個放出しながら分裂します。このエネルギーは水を加熱させるために使われ、中性子は他の原子核を分裂させます。

制御棒は中性子の一部を吸収するので、この反応は制御反応です。これがない場合は、原子爆弾のような制御されていない反応がおきます。

制御棒を燃料体から引くと、反応が加速化され、制御棒を押すと、反応が遅くなります。

中性子の速度は減速材を使って抑えられています。速度が抑えられている中性子はウラン原子核の分裂を起こしやすいので、減速材が必要です。このタイプの発電所では減速材としてが使われています。

アニメーション

  • タービン
  • 発電機
  • 熱交換器
  • 電力線
  • 変圧器
  • 原子炉容器
  • 一次回路
  • 二次回路
  • 冷却回路
  • U₂₃₅
  • 中性子
  • 制御棒

冷却回路

  • 冷却水
  • コンデンサー - 二次回路では、タービンからの排気が冷却された凝縮装置で水になり、冷却回路で冷やされます。このように圧力が減少されるので、タービンからの蒸気を吸い込む効果があります。蒸気がタービンを出てから液化されなかったら、タービンが回転されません。なぜならば、両側の圧力が等しいです。
  • 冷気回路
  • ポンプ

ナレーション

最初の原子炉は1942年に、アメリカ合衆国で建設されました。開発にはエンリコ・フェルミ、レオ・シラードとユージン・ウィグナーも重要な役割を果たしていました。
その後の数十年間にわたって、原子力発電所は世界中広まり、現在200基の原子力発電所、そして原子炉が400基以上運営されています。

加圧水型原子炉では、二酸化ウランの燃料棒が使われています。核分裂により熱が放出されます。熱を使って、一次回路でのが300°C以上に加熱されます。この回路での非常に高い圧力のため、水が蒸発しません。

熱交換器では発生する熱が二次回路で流れている水に運輸されます。ここの圧力がより低いので、水が蒸発され、発生される蒸気タービンを回転させます。タービンの動きは発電機により電流に変えられます。

排気は水で冷やされています。一次回路と二次回路では、水が閉じられているシステムで循環するので、水には放射性粒子が入りません。

原子炉では制御連鎖反応が行われています。ウラン原子核中性子を吸収し、中性子を2個か3個放出しながら分裂します。このエネルギーは水を加熱させるために使われ、中性子は他の原子核を分裂させます。

制御棒は中性子の一部を吸収するので、この反応は制御反応です。これがない場合は、原子爆弾のような制御されていない反応がおきます。

制御棒を燃料体から引くと、反応が加速化され、制御棒を押すと、反応が遅くなります。

中性子の速度は減速材を使って抑えられています。速度が抑えられている中性子はウラン原子核の分裂を起こしやすいので、減速材が必要です。このタイプの発電所では減速材としてが使われています。

現在の原子炉は故障の時、ネガティブ・フィードバック機構自動的に停止します。

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