原子力発電とは？

前回は放射線と放射性物質について書きました。今回は原子力発電について。俗に「ウランを燃やす」なんて言いますが、ウランが炎を上げて燃えているわけではありません！が、燃料としてウランという元素を使用するのは事実です。鉱物として採掘されるウランには、性質の違うウラン238とウラン235という2種類のものが含まれています。（難しく言うと放射性同位元素といい、原子を構成する中性子の数が違います）普通の鉱石にはウラン238が99％以上、残りがウラン235となっています。（ウラン238は新聞等に時々載っている劣化ウランのことです。密度が非常に高いため銃弾等に使用されることがあります）両者とも放射性物質です。原子力発電にはこのウラン鉱石を使用するのですが、自然の鉱石のままでは発電には向きません。そこで、人工的にウラン235の割合を5％程度まで高めたものを燃料として使用することが多いようです（濃縮ウランといいます）。このウラン鉱石を使ってなぜ発電ができるのか。それにはウランが持つ特徴である核分裂について説明しなければなりません。ウラン235に前回説明した放射線のひとつである中性子線をぶつけます。すると、そのウランは数個の中性子線を出して2種類の別な原子に分かれます。例えばヨウ素やセシウムなど。ウランが2つの物質になることから「核分裂」というわけですね。さらにはそれだけでは済まず、このとき大量の熱も放出します。この熱を使ってお湯を沸かし、その蒸気で発電機を回すのが原子力発電です。さてこの核分裂の際に放出された中性子線がどうなるかというと…また隣のウラン235にぶつかって同じ反応を連鎖的に起こしていきます。ところが、原子力発電に使用するウラン鉱石には5％程度しかウラン235は含まれていません。このくらいの割合だとすぐにこの連鎖反応は止まってしまいます。そのため、鉱石に大量に含まれ、しかしそのままでは核分裂しないウラン238を核分裂させてやる必要があります。それには中性子線を少し弱めてやる必要があります。普通の中性子線では核分裂しないウラン238も弱められた中性子線では核分裂するのです。この中性子線を弱めるための物質に「水」「黒鉛（要するに炭）」があり、どの物質を使用するのかによって原発の種類が分けられます。ただし、むやみにウラン238を核分裂させると連鎖反応が起こりすぎて収拾がつかなくなります。大量の熱が発生して大爆発！ということになりかねません（実際にこれが起きたのがかのチェルノブイリです）。そのため、原発内部にはこれらの中性子線を弱める物質と共に中性子線を完全にストップさせてしまう物質も入っています。この弱める物質とストップさせる物質、2種類をバランスよく運用して原子力発電が行われているわけです。ちなみに……この核分裂をわざと収拾がつかなくしたものがいわゆる原子爆弾です。原子爆弾はほぼ100％ウラン235でできています。これを普段は小分けにして爆弾の内部に配置し、爆発させたいときは小分けにしたウランをひとつの塊にして核分裂を連鎖的に起こるようにして爆発させます。その結果何が起こるかは……日本人なら説明の必要はありませんね。閑話休題。こんな感じで原子力発電について説明させていただきました。本来であれば説明が必要な部分をかなり端折ったりしたので物足りない部分もあるかもしれませんが、ご容赦願いたいと思います。