(ア) 軽水炉で用いる低濃縮ウランのウラン 235 濃度は 3〜5 %程度である。
令和7年度 上期 第三種電気主任技術者 電力 問4
次の文章は,原子力発電における原子燃料サイクルに関する記述である。
天然ウランには主に質量数 235 と 238 の同位体があるが,原子力発電所の燃料として有用な核分裂性物質のウラン 235 の割合は,全体の 0.7 %程度にすぎない。そこで,採鉱されたウラン鉱石は製錬,転換されたのち,遠心分離法などによって,ウラン 235 の濃度が軽水炉での利用に適した値になるように濃縮される。その濃度は [(ア)] %程度である。さらに,その後,再転換,加工され,原子力発電所の燃料となる。
原子力発電所から取り出された使用済燃料からは,[(イ)] によってウラン,プルトニウムが分離抽出され,これらは再び燃料として使用することができる。プルトニウムはウラン 238 から派生する核分裂性物質であり,ウランとプルトニウムとを混合した [(ウ)] を軽水炉の燃料として用いることをプルサーマルという。
また,軽水炉の転換比は 0.6 程度であるが,高速中性子によるウラン 238 のプルトニウムへの変換を利用した [(エ)] では,消費される核分裂性物質よりも多くの量の新たな核分裂性物質を得ることができる。
上記の記述中の空白箇所(ア)〜(エ)に当てはまる組合せとして,正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
選択肢
解説
結論 → 詳細 → 補足 の 3 層構成
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解説
結論 → 詳細 → 補足 の 3 層構成
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天然ウランの約 0.7 %から、遠心分離法などでこの程度まで濃縮する。
(イ) 使用済燃料を化学的に処理してウランとプルトニウムを分離・回収する工程を「再処理」という。
(ウ) ウランとプルトニウムの混合酸化物燃料を MOX 燃料(Mixed Oxide fuel)といい、これを軽水炉で使うことをプルサーマルという。
(エ) 高速中性子によってウラン 238 をプルトニウム 239 に変換し、消費した核分裂性物質より多くの核分裂性物質を生み出す(転換比が 1 を超える、すなわち増殖する)原子炉を「高速増殖炉」という。
したがって、(ア) 3〜5、(イ) 再処理、(ウ) MOX 燃料、(エ) 高速増殖炉の組合せとなり、正答は (1) である。
各選択肢の解説
- (1)
(ア) 3〜5 (イ) 再処理 (ウ) MOX 燃料 (エ) 高速増殖炉
正しい。(ア) 3〜5 %は軽水炉用濃縮ウランの濃度、(イ) 再処理は使用済燃料からウラン・プルトニウムを分離する工程、(ウ) MOX 燃料はウランとプルトニウムの混合酸化物燃料、(エ) 高速増殖炉は高速中性子で消費量以上の核分裂性物質を生成する炉であり、すべて適合する。
- (2)
(ア) 3〜5 (イ) 再処理 (ウ) イエローケーキ (エ) 高速増殖炉
誤り。(ウ) のイエローケーキは、ウラン鉱石を製錬して得られるウラン精鉱であり、燃料サイクルの濃縮前の段階の物質である。ウランとプルトニウムを混合した燃料ではないため、プルサーマルで用いる燃料には当たらない。
- (3)
(ア) 3〜5 (イ) 再加工 (ウ) イエローケーキ (エ) 新型転換炉
誤り。(イ)「再加工」は使用済燃料からウラン・プルトニウムを分離抽出する工程の名称ではない(正しくは再処理)。(ウ) イエローケーキはウラン精鉱であり MOX 燃料ではない。(エ) 新型転換炉は熱中性子を利用する炉であり、高速中性子による変換で消費量より多くの核分裂性物質を得る炉(高速増殖炉)ではない。
- (4)
(ア) 10〜20 (イ) 再処理 (ウ) イエローケーキ (エ) 高速増殖炉
誤り。(ア) 10〜20 %は軽水炉用燃料の濃縮度(3〜5 %程度)より大幅に高い。また (ウ) イエローケーキはウラン精鉱であり、ウランとプルトニウムを混合した燃料ではない。
- (5)
(ア) 10〜20 (イ) 再加工 (ウ) MOX 燃料 (エ) 新型転換炉
誤り。(ア) 10〜20 %は軽水炉用燃料の濃縮度として高すぎる。(イ)「再加工」は分離抽出工程の名称ではない(正しくは再処理)。(エ) 新型転換炉は熱中性子炉であり、高速中性子を利用して消費量以上の核分裂性物質を得る炉ではない。
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