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原子力発電とは?仕組みを小学生にもわかるように解説(よく分かる原子力発電所・しくみ・わかりやすい・優しい・かんたん・簡単・原子力発電所・発電方法) [やくだつ系のじょうほう]

このぶろぐでは、原発関連の記事を数度公開しておりますが、今回は、原子力発電の仕組みを分かりやすく解説してみようと思います。

ズバリ!3分で分かる!原子力発電!!

小学生六年くらいの子を対象にしていますが、まだまだ難しい漢字が多いので、今後何度も書きなおし、より多くの方に分かるようにカイゼンしていきます。現時点で大人の方には十二分に分かりやすい内容になっていると思います。

あくまでも原子力発電の仕組みを簡単に説明する目的なので専門用語や難しい言葉をなるべく使わないようにしています。


難しい漢字は、2回読みがなを付けておきます。

原子力発電の事は、一度読んで理解しても身近な話ではないので、ついつい忘れてしまうものです。そんな時は何度も読み返しにきてくださると、いつの間にか忘れなくなると思いますよ!





【そもそも原子って何だったっけ?】

原子<げんし>・・・この宇宙に存在するものは、原子<げんし>から出来ています。

あなた自身の体も原子が集まって出来ているのです。


その原子、簡単に説明すると、原子とはものすごく小さいもので、素粒子<そりゅうし>という、きわめて小さな つぶ が集まって出来ています。この世界で最も小さいものが素粒子<そりゅうし>です。

原子を拡大して見てみると、原子核<げんしかく>の周囲を、電子<でんし>が回っています。

原子核は、陽子〈ようし〉と中性子〈ちゅうせいし〉がくっついてできています。


atom01.jpg
※画像は原子のイメージ。


原子力発電は、この、原子を利用して発電するから原子力発電なわけですが、原子ってそんなに小さいのにどうして発電できるのか?分からないですよね。それを今日は説明していきます。


【エネルギーはこう生まれる】

原子力発電は原子を燃料にするわけですが、今日はウラン235という原子をもとに話を進めます。

ウラン235という原子があったとします。その原子に、中性子<ちゅうせいし>の粒を飛ばしてぶつけると、陽子、中性子は離ればなれに分裂<ぶんれつ>します。


atom002.jpg

さて、ウラン235の原子核が分裂すると熱が発生し、中性子の粒が飛び出します。ウラン235の場合は中性子が2個から3個飛び出します。

★ウラン235の原子核に中性子を飛ばしてぶつけると、分裂し、熱が発生し、中性子の粒が2個から3個飛び出す事を覚えてください★


さて、その重要点を理解したら、次へ進みましょう。


中性子がぶつかり、ウラン235が分裂し中性子が2個から3個飛び出しましたとします。

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その飛び出した中性子は、近くにある他のウラン235にぶつかって、さらに分裂します。連鎖が起きます。

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するとさらにそのウラン235から熱が発生して、さらに中性子が2個から3個飛び出し・・・さらに連鎖が起きます。

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その中性子がさらに、近くにあるウラン235を分裂させ、さらに熱が発生し、さらに中性子が2個から3個飛び出す・・・・分裂が分裂を起こします・・・どんどん連鎖していきます。

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一つが二つを分裂させ、さらに二つが四つを分裂させ、その分裂はどんどん連鎖していきます。四つが八つ・・・五百が千・・・五千が一万・・・・百万が二百万・・・・・・・一億が二億個を分裂させ・・・・分裂が分裂を起こし、どんどんとその連鎖の規模が大きくなっていきます。

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原子は小さい物ですから、一個のウラン235が分裂したくらいではそんなに大きな熱が発生しないのですが、分裂の連鎖が始まれば巨大なエネルギーになります。

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そんな風に、次々と分裂が連鎖する事を、核分裂連鎖反応〈かくぶんれつ れんさはんのう〉と呼びます。

原子力発電では、ウラン235などの核燃料となる原子を、核分裂連鎖反応〈かくぶんれつ れんさはんのう〉させて、巨大な熱を発生させるのです。



【連鎖して分裂させて、発生した熱で、どうして発電できるの?】


原子力発電所はこんな風に発電をしています。

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ウラン235(原子)に中性子の粒をぶつけて分裂させる密室を原子炉<げんしろ>と呼びます。
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原子炉<げんしろ>でウラン235に中性子をぶつけて、どんどん分裂させ、核分裂連鎖反応<かくぶんれつれんさはんのう>を起こさせて大量の熱を発生させます。
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その大量の熱で、大量の水を沸騰させて蒸気を作ります。
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その蒸気で、大きな扇風機の羽みたいな、巨大なタービンというものを回して電気を発電します。

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自転車の車輪の回転を利用する発電式ライト。あれは、回転している車輪の力を電気に変える仕組みですが、原子力発電所ではタービンを回して発電するのです。災害時向け携帯ラジオには、くるくると回すハンドルが付いている商品があります。ハンドルを回転させると発電してラジオが聞けます。それも回転式発電機という意味で同じ原理です。

自転車やラジオではちょっとの発電が目的ですが、発電所は多くの工場や家庭などの電気を発電する必要があります。

すると、巨大な回転式発電機を回す必要があります。ウルトラマンが回してくれればいいのですが、ウルトラマンは実在しません。

ウルトラマンがいないのなら、巨大な“タービン”という扇風機の羽みたいな機械を使い、そのタービンを回して、発電機を回そうというわけです。

巨大なタービンを回すために、蒸気の力を使うわけですが、当然に大量の蒸気が必要です。

そこで、核分裂連鎖反応で膨大な熱を発生させて大量の蒸気を発生させている、というわけです。

いろいろと大変な事はありますが、核分裂連鎖反応を利用すれば、発電できる電気の量も巨大というわけです。


まとめると、巨大なタービン式発電機を回すために、蒸気のパワーを利用する。その蒸気を発生させる為に、原子を分裂させて起こる熱を使っているのが原子力発電なのです。



※タービンの画像はネット検索してもらえば出てきます。

image.jpg


上の画像は東電の福島第一原発のパンフレットより転載しています。丸い棒状の機械の中に、タービンがあります。隣の建物の原子炉から蒸気をこの機械に取りこんで、タービンを回転させています。

この一台で、みんなの家庭約34万軒の電気を生み出せるとの説明があります。
(2011.3に東電に転載の件を確認済み)


オマケ話です。
蒸気機関車ってありますよね。あれは、石炭を燃やして、水蒸気を発生させ、それを動力に変えて走っています。
蒸気機関車をカスタムし、石炭を燃やす代わりに、核燃料を搭載し、核分裂連鎖反応を利用し水蒸気を得れば原子力蒸気機関車の完成です。



【超重要点をあらためて解説・中性子
やや難しい話になってしまうので、注意深く説明します。

この記事では、ウラン235に向って、中性子の粒をぶつける、と説明してきましたが、ここで正しく説明しなおしますと、原子に向って、中性子を撃つのです。中性子 線 です。

みなさん、放射線って聞いた事があると思います。エックス線とかベータ線とか。そして中性子線もあります。

中性子が、停止している時は中性子なのですが、

飛んでいる、という事は移動をしている事になります。
移動をしている中性子は、中性子という放射線の1種になるのです。

モノ自体は同じ。


atom003.jpg

中性子をウラン235にぶつける時は、飛んでいる(移動している)ので、中性子線になります。

ですから・・・正しくは、ウラン235に向って、中性子線という放射線を、照射<しょうしゃ>する。という表現が適切です。


そして‥‥ニュースなどで中性子線という言葉を聞いたことがあると思いますが、中性子線はウラン235だけでなくあらゆる原子を分裂させてしまうのです。原子を壊してしまうと言った方が危機を意識できるでしょうか。
もし、体に中性子線を浴びてしまったら体は原子レベルから破壊されてしまいます。原子力は危険を大きくはらむものですが、その理由の一つに、中性子線問題もあるのです。


【火力発電、水力発電、風力発電と基本的な事は同じ】

火力発電の場合は、油を燃やして水を沸騰させて、蒸気を発生し、タービンを回して発電しています。
水力発電の場合は、川の流れを利用して発電機を回して発電しています。
風力発電の場合は、風の力で風車を回し、発電機を回して発電しています。

基本的には回転式の発電機で発電します。その回転を何の力に頼るか?その違いです。


★以上で原子力発電のおおまかな仕組みを理解できたかと思います。ここまでのことを知ると、さらに色々な事を理解できます。次章では原子力に関する事に話題を広げます。


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ここから先は、ここまでの話をバッチリ理解した人が進めるステージです。
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さきほどまでの話を理解していれば、ここから先の話は、すいすいと理解できることと思います。


【臨界・りんかいって何?】
臨界<りんかい>・・・。よく聞く難しい言葉ですね。

しかし、ここまでの話を理解していれば、もう、臨界をすぐに理解する事が出来ます。
臨界とは・・・さきほど登場した、核分裂連鎖反応<かくぶんれつれんさはんのう>と関係があります。

核分裂連鎖反応状態 = 臨界という意味です。

臨界に達した、それはすなわち、核分裂連鎖反応状態に入った、という事です。


【臨界をコントロールする方法】
原子炉では、臨界、すなわち核分裂連鎖反応状態に入ったら制御棒<せいぎょぼう>というもので、中性子線を吸収してコントロールし、暴走しないようにしています。原子炉には耐えられる限界があります。

中性子線の数で、どれくらいの連鎖が起きているか分かります。
限界を越えないように、制御棒を使い一定以上の核分裂連鎖を起こさないようにしています。制御棒はブレーキみたいなものです。

連鎖反応を放置し、どこまでも続けさせれば、ものすごい熱が発生しやがて原子炉が溶けます。それでも放置しておけばやがて大爆発です。

原子力発電所では、ちょうどいいあんばいで核分裂連鎖反応の状態を継続させる必要があります。
(核兵器は核分裂連鎖反応を最大限起こさせる)


【過去の原発関連の事故を振りかえろう】
1986年に、旧ソビエト連邦(現・ウクライナ共和国)で起きたチェルノブイリ原発事故。まだまだ過去形ではありません。2015年になった今でも事故は収束できていません。

チェルノブイリ原発で事故の当日、事故を起こした時間は、通常の運行ではなく、試験運行をしておりました。トラブルが起きた時の対処を実験するのが目的でした。

核分裂連鎖反応が始まり、すなわち、臨界に達したのですが、設計上のミスや、実験の想定の甘さ、操作ミスが重なり、制御棒を使って緊急停止(スクラム)を試みるも、さらに悪い方向へ向かい、結果として大暴走してしまい、原子炉が溶け(メルトダウン)、その直後に爆発してしまったのです・・・。

その瞬間を見ていた住民の話では、原子炉の建物の屋上に穴が開き、火花が派手に上がっていたそうです。


詳しい状況、どれだけ危険か?説明が無いままに消防隊らが駆け付けて消火に当たりました。その人たちがいなければもっと大変な事になっていたと言われています。数日から数週間後に亡くなってしまいました。その三十三名の活躍と犠牲者数はよく語られますが、他にも多くの人が急死したようです。当時は社会主義で隠蔽体質のソビエトだったので詳細は不明です。

なぜ、最短で数日で亡くなったのか?

中性子線などの放射線が、著しく漏出しているので、あっという間に致死量を越えてしまったのです。

害のある放射線は色々ありますが、特に中性子線は、ウラン235だけでなく、いろいろな原子を壊します。人体にある原子も壊します・・・・。人体が原子レベルから壊れて死んでしまいます・・・・。大量に浴びれば急死。時間をおいて亡くなる事も。

身体中の原子が壊れてしまうといえば一言ですが、壮絶な状況になってしまいます。
どうなってしまうかはこの記事では触れません。

ヘリコプターで近づいて煙が出て燃え盛る原子炉に砂の入った袋を放り込んだり、社会主義だからこそできる強制的な命令で、大勢の兵士や国民が投入され数十万人が被曝しました。

ドキュメンタリー番組で見たのですが、原子炉の屋上は穴が空いていて、核燃料などが飛び散ってしまっており、それをスコップで原子炉建屋内に放り込んで戻すという作業に従事させられた人も大勢いたとの事。中性子線の量は、あっという間に一生の間に浴びて良い量を越えていたとの事です。
(放射線防護服は着用。それでも効果は薄く、一人がスコップ1掻(か)きしかできないので、その1掻きの為に多くの人が呼び寄せられた)

その後、事故から数十年が経過し、さらに多くの人が亡くなりました。時間が経過しての死者は因果関係が不明な事が多く、確かな記録は誰にも分かりません。どうやら数万人以上が亡くなっているのは間違いなさそうです。


チェルノブイリ原発の事故はいまだに続いています。とりあえずは、飛び散った汚染物質を原子炉のあった建屋に押し込んでコンクリートで閉じ込めただけです。まだまだ危険な放射線は内部から放出されています。

いつまで閉じ込めておかなければならないのか? その時間、数万年以上です。


【日本でもあった臨界事故】
臨界は何も原子炉でなくても起こす事が出来ます。

例えば、お風呂場の湯船くらいの大きさの曹(そう)でも。

何を言ってるの?嘘でしょ?と考えるかもしれませんが・・・実際に起きた事故の話なのです。



東海村JCO臨界事故

1999年9月30日。茨城県東海村の核燃料を作る株式会社JCOの工場で臨界事故が起きました・・・。
核燃料を作るその工場は、原子炉で使う核燃料を安く作らなければ儲けが少ないという事で、裏マニュアルというルールを作り、早く作る方法を考えて実行していました。

国が定めた正しいルール通りに作っていては、時間が掛かって儲けが少ない。そこでJCOの誰かがこんな事を思いついたのです。

「もっと早く楽に核燃料を作れたら儲けガッポリ♪よっしゃ、裏マニュアルを作ろうぜ!国のルールは十分安全だけど慎重過ぎる。もっと手を抜いてギリギリセーフで作れば早いぜ!バレなければオッケー♪大丈夫 大丈夫♪※実際のセリフではありません」と。

慣れとは怖いものです‥‥。

そして、事故の日は、その裏マニュアルをさらに省略して作業していました。ギリギリセーフだったのにさらに手を抜いたら‥‥?

その省略は、結果として、とんでもない事に繋がってしまいました。

作業員がステンレス製のバケツを使って核物質をまぜまぜし、沈殿曹と呼ばれる器に入れたら‥‥

そこで臨界が起きてしまいました。

生存者の方は臨界が起きた瞬間に青い光が見えたと語っています。

臨海といえば、核分裂連鎖反応が始まったという事。核分裂連鎖反応が始まっているという事は、中性子線が放出されているという事。そして、中性子線は原子を破壊する‥‥

結果として二名の方が亡くなってしまいました・・・・。目の前で臨界が起きたので、浴びた中性子線の量がすごかったのです。しかも防護服ではなく、ふつうの作業着を着ていたのです。

中性子線は、あらゆる原子を壊します。人体の原子も。

被害は更に広まりました。人体の原子を壊す危険な放射線である、中性子線が工場の内外に飛び出してしまったのです。臨界は収まることなくじわじわと続いているのに、救急隊の人に本当の事を言わないで通報したので、救急隊の人も中性子線をある程度浴びてしまいました。近所の人も浴びてしまいました。犬や猫といったペットや、自然暮らしの動物も。虫も、花や木も。

夜になって、国に、自らたちで責任を取れと言われてその工場の人達が決死の覚悟でなんとか処理をして中性子線が減少して、すなわち臨界が終息したのですが、多くの人が中性子線を浴びるという、いわゆる被爆<ひばく>をしてしまいました。

臨界を止める事が出来なく、その連鎖が加速して行けば最後は大爆発。とても危険な事故でした。
(株式会社JCOは、住友グループ、住友金属鉱山子会社の核燃料加工施設です。JOCは日本のオリンピックの機構なので似ているが当然に違います)

臨界事故・・・・。どれだけ怖い事か、もう分かると思います・・・。

臨界事故といえば、福島第一原発では、29年間も隠されていた臨界事故がありました。2007年に発覚したのです。あわや大惨事という状況だったそうですが、原発を使い始めてたった数十年でこんなに大きな事故が起きています。
原子力発電所は人間が作り人間が運営しているわけですが、人間である以上完璧ってありえませんし、限界を超えた存在なのは間違いありませんね。人間の手に負い切れない危険な存在・・・・


【原子爆弾とウラン】
広島に投下された原子爆弾には、ウラン235が用いられていました。
長崎に投下された原子爆弾はプルトニウムが用いられており、実は違う爆弾でした。

アメリカが実験をする目的であったのはそんな事からも分かります。

日本は核エネルギーの怖さを十二分に学んでいるはずなのに、世界の中で類を見ないほど、関係者の危機意識が低いことは、数々の隠蔽や事故などから伝わってきます。

【原子力発電所には大きくは2種類ある】

核分裂、という言葉を何度も使いましたが、核分裂を利用した原子炉が現在実在し利用されておりますが、長年研究されているのですが、核融合を利用した原子炉というものがあります。
まだまだ実験段階です。アニメ機動戦士ガンダム内の設定として登場していると言えば、ご存知の方は多いかもしれません。
未来のエネルギー源となるであろう期待の技術です。もしトラブルが起こっても爆発するのではなくストール(停止)してしまうそうです。そして現在、核融合を持続させる事に苦心しているそうです。

早く実現化したい技術です。核分裂タイプの原子力発電はハイリスク過ぎますよね。

核分裂原子炉、核融合原子炉、その2種類がある事を知っておくと、ニュースをより理解できる事でしょう。



つづく

【当ぶろぐ的大ニュース】


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★にらさわ やすおみ がお送りしました。


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