核燃料中のウランなどの割合

　現在、国内の原子力発電所は、そのほとんどが、軽水型の原子炉を使用しています。ここで使う核燃料は、ペレットと呼ばれ、金属状に焼結した二酸化ウランです。このペレット（二酸化ウラン－ＵＯ２）は、約４％のウラン２３５（天然ウランの中には、０．７％程度しかウラン２３５は含まれていませんので、４％まで濃縮します）と約９６％のウラン２３８で成り立っています。
　
　核分裂をするのは、ウラン２３５です。ウラン２３８は核分裂はほとんど起こしませんが、核分裂の際に発生する中性子の吸収と、ベーター崩壊と言われる原子核の崩壊を２回することによってプルトニウム２３９に、物質が変化します。

　原子力発電所で１年間運転した核燃料は、ウラン２３５は次第に減ってきて、プルトニウム２３９（厳密に言えば、プルトニウム２４０やプルトニウム２４１などの物質も発生します）が発生しています。
　プルトニウム２３９も核分裂を起こします。従って、１年間運転した核燃料の成分（組成）の、核分裂を起こす物質の約１／３程度（３０％程度）は、このプルトニウムによる核分裂によって発生した熱を利用することになります。
　しかし、全核燃料の対しての割合は、４％の中の１／３ですから、１％ちょっとということです。

　ここで、原子炉の形式について、もう少し詳しくいえば、国内の原子力発電所は、沸騰水型（ＢＷＲ）あるいは加圧水型（ＰＷＲ）と呼ばれる原子炉双方共に、「軽水型・熱中性子炉」と呼ばれる原子炉に分類される原子炉を使っています。

　「軽水型」の他には、重水型、ナトリウム型、黒鉛型などがあります。
　これは、核分裂の際発生する中性子（一つのウラン２３５の原子核が核分裂を起こすと、２～３の中性子が発生する）のスピードを減速させるための物質を示したものです。
　ウラン２３５は、スピードが速すぎる中性子では、余り核分裂を起こさず、スピードの遅い中性子によって核分裂します。（原子核工学的には、「ウラン２３５は、スピードの遅い中性子に対し、核分裂断面積が大きくなる」と表現します）

　「熱中性子炉」の他には、高速中性子炉があります。つまり、熱中性子炉は、低速中性子炉と呼べます。高速中性子炉では、プルトニウム２３９が約２０％の組成の核燃料を使用します。
　残りの成分は、大部分がウラン２３８です。しかし、ウラン２３８は、高速中性子炉では、かなり核分裂を起こします。（前述のような原子核的な表現を使うと「ウラン２３８は、熱中性子に対し、核分裂断面積は小さいが、高速中性子に対しては、核分裂断面積が大きい」といいます。核分裂断面積が大きいと、中性子を吸収し易くなり、核分裂がし易くなることを示します）

　核燃料の組成は、以上のように、「全燃料に対して、ある物質が、何パーセントなのか」あるいは「ある物質に対して、核分裂を発生する物質が、何パーセントなのか」で数値が全く違ってきます。この点が混乱しやすい基になります。
　
　ちなみに、原子力発電所で使用する核燃料の中のウラン２３５は組成割合（濃縮度）は、精々、数パーセントです。数十パーセントということは、絶対ありません。（この数値では、制御できません）
　ウラン型原子爆弾は、ウラン２３５を９９％近くに濃縮したものです。

　ついでに、もう少し付け加えると、

　「プルサーマル」とは、プルトニウムを熱中性子炉（サーマル・リアクター）で利用することです。この燃料は、「ＭＯＸ燃料」と呼びます。これは、二酸化ウラン（ウラン２３５、ウラン２３８）と二酸化プルトニウム（プルトニウム２３９ほか）のように酸化（ＯＸＩＤ）させた物質を、ミックス（ＭＩＸ）した核燃料です。

　原子炉の中で運転後に取り出した核燃料を「使用済み燃料」と呼び、プルトニウムなどがかなり含まれています。これを取り出して再度使用することを「再処理」と呼んでいます。
　
　

　
　

投稿日時 - 2006-11-04 07:39:30