加圧水型原子炉：仕組みと仕組み
家族を守りたい
加圧水型原子炉って何ですか？
防災防犯専門家
加圧水型原子炉は、水を減速材や冷却材として使用する原子炉だよ。PWRとも呼ばれるんだ。
家族を守りたい
PWRって何ですか？
防災防犯専門家
PWRは「Pressurized Water Reactor」の略で、加圧水型原子炉のことだよ。高い圧力をかけて水の沸騰を抑えて、高温高圧水で発電を行うんだ。
加圧水型原子炉とは。
加圧水型原子炉は、「PWR（加圧水型原子炉）」とも呼ばれ、一般の水を減速材と冷却材として使用する軽水炉です。現在では、原子力発電において最も採用されている方式です。
この仕組みの特徴は、発生した熱を受け取る冷却水に高い圧力をかけることで、水の沸騰を抑えていることです。これにより、高温高圧の水（高温高圧水）を保った状態で原子炉を運転できます。この高温高圧水を熱交換器（蒸気発生器）に送り、蒸気を発生させて蒸気タービンを回し、発電を行います。
加圧水型原子炉の特徴
加圧水型原子炉（PWR）には、他の原子炉とは一線を画す独自の特性があります。そのため、他のタイプの原子炉と区別されています。その際立った特徴の1つが一次冷却材の使用です。一次冷却材は、原子炉の中心部にある炉心を流れ、熱を吸収して原子炉から取り除きます。重要なのは、この冷却材は非常に高い圧力下で維持されているという点です。高い圧力により、水が沸騰する温度が上昇し、原子炉を効率的に冷却すると同時に、蒸気の発生を防ぐことができます。
もう1つの特徴は、減速材の使用です。減速材とは、原子炉内で中性子を減速させる物質のことです。減速材として通常使用されるのは軽水（普通の水）で、これにより中性子のエネルギ―が低下し、核分裂反応を引き起こす可能性が高まります。この減速プロセスにより、制御可能な連鎖反応が可能になり、安定した原子炉の運転につながります。
加圧水型原子炉の仕組み
-加圧水型原子炉の仕組み-
加圧水型原子炉は、水を使用する原子炉のタイプです。熱伝達流体としても使用され、炉心内の燃料ペレットを冷やします。軽水と呼ばれる通常の水が冷却材として使用され、加圧器で圧力が高められています。この加圧により、水が沸騰する温度が上昇し、蒸気を発生させることなく炉心内で循環させることができます。
加熱された水が炉心から取り出されると、蒸気発生器へと送られます。蒸気発生器では、炉心から流れる水と一次冷却水と呼ばれる別の水との間に熱が伝達され、蒸気が生成されます。蒸気はタービンに送られ、発電に使用されます。蒸気を発生させることで、加圧水型原子炉は他の原子炉よりも高効率でエネルギーを生成できます。
加圧水型原子炉の利点
加圧水型原子炉の利点として、その安全性と効率性の高さが挙げられます。軽水炉の中で最も一般的なタイプであり、世界中の原子力発電所の約75％に使用されています。加圧水型原子炉は、一次冷却系を高温・高圧の水で満たし、これが圧力容器内で燃料棒を冷却します。蒸気は二次冷却系に送られ、タービンを駆動して発電します。
この設計によって、高い安全性が確保されます。高温・高圧の水を使用することで、冷却水の沸騰を防ぎ、燃料棒の損傷リスクを低減します。さらに、原子炉容器内の圧力が一定に保たれるため、圧力変動による事故を防ぐことができます。
また、加圧水型原子炉は効率性が高いです。高温・高圧の水を使用することで、蒸気発生器の効率が向上し、発電効率が高まります。さらに、一次冷却系が密閉されているため、放射性物質の放出が少なく、環境への影響が低減されます。
加圧水型原子炉の欠点
加圧水型原子炉の欠点としては、まずその複雑な設計が挙げられます。冷却材を大量に使用し、高い圧力下で維持するため、設備が複雑になり、建設コストも高くなります。また、制御が難しく、反応度の変化に対する応答が遅くなるため、運転員による厳格な管理が必要です。さらに、燃料棒を定期的に交換する必要があり、放射性廃棄物の発生量が増加します。また、冷却材が漏れると放射性物質が放出されるリスクがあり、安全性への懸念が高くなります。
日本で稼働している加圧水型原子炉
日本で稼働している加圧水型原子炉は、国のエネルギー供給において重要な役割を担っています。現在、日本には17基の加圧水型原子炉があり、合計出力は約2,500万キロワットに達します。これらの原子炉は、福島の原発事故後の安全性向上のため、厳格な安全基準の下で運転されています。主な加圧水型原子炉には、島根原子力発電所、高浜原子力発電所、美浜原子力発電所などが含まれます。政府は安全性を確保しながら原子力発電の利用を推進しており、再稼働や新しい原子炉の建設が計画されています。
