原子炉とは？

原子炉は、ウランなどの核分裂性元素の制御された連鎖反応を生成するように設計された科学機器です。 原子炉は、電力の生成、核燃料の生産、科学研究など、さまざまな目的に使用できます。 さまざまな設計の原子炉は、米国の科学研究所からフランスの田舎まで、世界の多くの地域で見られます。フランスは、2009年時点で電力需要の約75％を原子力に依存しています。

原子炉は、核分裂として知られるプロセスに依存しています。核分裂は、重い元素が中性子を吸収し、2つの軽い元素に分解するときに発生します。 その過程で、要素はエネルギーを放出します。 制御された核分裂反応では、このエネルギーはさまざまな活動に利用され、核分裂性元素の残りの部分も同様に分解することを促進する連鎖反応を確立するように誘導されます。 制御されない反応は核爆弾を作成します。

原子炉内では、核分裂性元素で構成された燃料棒が減速材に挿入されます。減速材は中性子を減速して核分裂を促進します。 原子炉の運転者は、中性子を吸収する材料で作られた制御棒を使用して反応を制御できます。 燃料棒で燃料棒を原子炉の炉心に降ろすと、中性子を吸収して核分裂プロセスを遅らせたり停止したりします。また、棒を持ち上げると、燃料棒が中性子を吸収して核分裂を起こします。 燃料棒は定期的に使用済みになり、新しい燃料と交換する必要がありますが、使用済み燃料は汚染の発生を防ぐために慎重に廃棄する必要があります。

原子炉には、原子炉の炉心から熱を逃がすための冷却剤も必要です。 核分裂の副産物である熱は、実際には原子炉のオペレーターの目標である可能性があります。これは、タービンを押す蒸気を生成することで電気を生成するために使用できるからです。 原子炉が科学研究に使用されている場合、熱は望ましくない副産物である可能性がありますが、一部の原子炉は研究と発電の両方のために最大効率のために設計されています。

原子炉の制御と封じ込めには膨大な数のシステムが関与しています。 制御された反応を引き起こす固有のリスクは、反応が制御不能にカスケードする可能性があることです。 この懸念は、原子炉を安全に運転し続けるために設計された多くのフェイルセーフと安全技術で対処されています。 原子炉で発生した重大な事故は比較的少なく、サポートインフラが十分に整備されていない古い原子炉で発生する傾向があります。