軽水炉で使用されている原子燃料に関する記述として,誤っているものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。…
電力 第4問
軽水炉で使用されている原子燃料に関する記述として,誤っているものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。
- (1)中性子を吸収して核分裂を起こすことのできる核分裂性物質には,ウラン235 やプルトニウム239 がある。
- (2)ウラン燃料は,二酸化ウランの粉末を焼き固め,ペレット状にして使用される。
- (3)ウラン燃料には,濃縮度90 %程度の高濃縮ウランが使用される。
- (4)ウラン238 は中性子を吸収してプルトニウム239 に変わるので,親物質と呼ばれる。
- (5)天然ウランは約0.7 %のウラン235 を含み,残りはほとんどウラン238 である。
正答 (3)
正答は (3)。
【誤りの選択肢 (3)】
「濃縮度90パーセント程度の高濃縮ウランが使用される」が誤りです。軽水炉で使われるのは、ウラン235 の割合を3から5パーセント程度に高めた低濃縮ウランです。天然ウランのままではウラン235 が0.7パーセントしかなく、軽水が中性子を吸収する割合も大きいため連鎖反応を保てませんが、数パーセントまで濃縮すれば十分に運転できます。濃縮度90パーセントというのは、研究炉の一部や軍事用に用いられる水準であって、商用の発電炉で使うものではありません。
【正しい選択肢の確認】
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(1) 中性子を吸収して核分裂を起こす物質を核分裂性物質といい、
ウラン235 とプルトニウム239 が代表です。プルトニウム239 は、混合酸化物燃料として軽水炉で使われることがあります。正しい記述です。
(2) ウラン燃料は、二酸化ウランの粉末を高温で焼き固めて
円柱状の小さな固まり(ペレット)にし、それを被覆管に詰めて燃料棒とし、束ねて燃料集合体にします。二酸化ウランは融点が約2800度と高く、化学的にも安定しているので、燃料の形として適しています。正しい記述です。
(4) ウラン238 は、それ自体は熱中性子ではほとんど核分裂しませんが、
中性子を吸収するとウラン239 になり、二度のベータ崩壊を経てプルトニウム239 に変わります。このように、核分裂性物質を生み出すもとになる物質を親物質といいます。正しい記述です。
(5) 天然ウランの組成は、ウラン235 が約0.7パーセントで、
残りのほとんど(約99.3パーセント)がウラン238 です。このほかにウラン234 がごくわずか含まれます。正しい記述です。
【関連して押さえたい数値】
ウラン235 が1個核分裂すると、およそ200メガ電子ボルトのエネルギーが出ます。また、1グラムのウラン235 が完全に核分裂すると、石炭に換算しておよそ3トン分の熱量に相当します。桁の感覚として覚えておくと、計算問題の検算に役立ちます。
出典:令和5年度下期第三種電気主任技術者 電力科目 問4(一般財団法人 電気技術者試験センター 公表)出典元ページ
最終更新日
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