原子力発電の燃料と核分裂について学ぼう！

発電の方法には色々な方法がありますが、例えば風力発電なら風の力、火力発電なら火の力を利用しています。同様に原子力発電も文字通り「原子の力」を利用しています。

原子とはそれ以上小さく分けることができないとても小さな粒で、私たちの身の回りにあるものはすべてこの原子の組み合わせでできています。大きさを例えるなら、ピンポン玉を原子とするとピンポン玉と地球の大きさを比べるのとほぼ同じ割合となります。

原子の中心には原子核というものがあり、原子力発電は「ウラン」という物質の原子核が2つに分かれる「核分裂」という反応を起こす際に出す熱エネルギーで発電を行っています。ウランには核分裂しやすいウラン235と核分裂しにくい238とがあります。

ウランは自然界にある状態（天然ウラン）ではウラン235の濃度が0.7％と低く、原子力発電の燃料として使うには適していません。そのためウラン235の濃度を3～5％程度まで濃縮し、円柱形に焼き固めた「ペレット」に加工します。ペレットは長さ4ｍ程の金属製のさやに詰めて燃料棒とし、さらにそれを数十本から数百本束ね燃料集合体としたものが原子力発電所で使われています。

燃料集合体は、原子炉圧力容器の中に装荷され使用されます。燃料集合体の大きさや装荷される数は、発電出力などによって異なりますが、例えば志賀原子力発電所2号機では872体の燃料集合体が装荷されています。

3年ほど使用された燃料は、ウラン235の濃度が1％程度まで減って核分裂が起こりにくくなっているため、定期検査のときに3分の1から4分の1ずつ新しい燃料に交換されます。