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原子力発電

原子力発電とはどのような発電システムなのでしょうか?発電のしくみや太陽光発電との違い、メリットやデメリットについて解説しています。

原子力発電とは

原子力発電のしくみは火力発電のしくみと似ており、石炭や石油ではなく核燃料を使って蒸気を発生させることでタービンを回転させ発電します。

原子力発電の場合は核燃料であるウランを核分裂させ、その際に発生する熱エネルギーを利用して蒸気を発生させます。天然ウランの中にある核分裂しやすい「ウラン235」に中性子を当てると、クリプトンとバリウムの原子核に分裂します。

核分裂のしくみ

この核分裂する際に熱エネルギーが発生するので、この熱を利用して蒸気を発生させます。また核分裂の際に新たに中性子が生まれるので、この中性子を別のウラン235に当てることにより次々と核分裂を連鎖反応させ継続的に熱エネルギーを取り出します。

原子力発電所では、ウラン235の濃度を3~5%程度にした「燃料ペレット」を棒状に詰め込んだ「燃料棒」を原子炉の中に入れます。原子炉には中性子をよく吸収する特徴がある「制御棒」が装置されており、制御棒によって中性子の動きをコントロールし発熱量を制御しています。

原子力発電のメリット

原子力発電のメリットは、安定して電気エネルギーを作り出し供給できるという点です。一度核分裂を反応させると1年間は燃料として使用できるので、日中夜間を問わず安定して電気を供給できます。太陽光発電の夜間に発電できないというデメリットと大きな違いです。

また原子力発電の燃料であるウラン235が持つエネルギー量は膨大で、ウラン235の1グラムあたりで石炭3t分、石油2000?分のエネルギー量に相当します。エネルギー源であるウラン235はさまざまな国で採掘されていることから、安定して輸入することができます。

石油 石炭 天然ガス ウラン
42年 122年 60年 100年

参考リンク
・電気事業連合会:原子力発電の特徴「ウラン資源埋蔵量と確保状況

また発電過程で二酸化炭素(CO2)を発生させないので、地球温暖化抑止に貢献できるというメリットがあります。ただし使用済みの核燃料をどのように処理するかは未だに解決の目途が立っていません。

原子力発電のデメリット

原子力発電の大きなデメリットは原子力発電所事故のリスクが大きすぎることです。2011年3月に発生した東日本大震災によって福島第一原子力発電所で事故が起こり、原子炉の制御が厳しい状況が続いています。

原子炉の炉心冷却が不十分に行われない場合は「炉心溶融」が起こり、核燃料を閉じ込める役割がある「格納容器」を破損させ、放射性物質を拡散させる恐れがあります。

また使用済みの核燃料をどのように最終的に処分するかは未だに解決されておらず、2014年2月の都知事選では脱原発を1つの争点として選挙戦が繰り広げられました。

原子力発電は経済的なメリットと安全性のデメリットについて議論が交わされているところです。現在は原子力発電所の安全性に対して新しい基準で判定されている最中で、安全性が確認された原子力発電所から再稼働が認可される予定となっています。

原子力発電のまとめ

  • 核分裂反応の際に発生する熱エネルギーを利用して蒸気を発生させ発電する
  • 核分裂によって発生するエネルギーが大きく安定して電力を供給できるというメリットがある
  • 原子力発電所の事故リスク、使用済み核燃料の最終処理問題などのデメリットがある

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