《電力》〈原子力〉[H22:問4]加圧水型原子炉(PWR)の構成及び特徴に関する論説問題

【問題】

【難易度】★★☆☆☆（やや易しい）

わが国における商業発電用の加圧水型原子炉\( \ \left( \mathrm {PWR} \right) \ \)の記述として，正しいのは次のうちどれか。

(1)　炉心内で水を蒸発させて，蒸気を発生する。

(2)　再循環ポンプで炉心内の冷却水流量を変えることにより，蒸気泡の発生量を変えて出力を調整できる。

(3)　高温・高圧の水を，炉心から蒸気発生器に送る。

(4)　炉心と蒸気発生器で発生した蒸気を混合して，タービンに送る。

(5)　炉心を通って放射線を受けた蒸気が，タービンを通過する。

【ワンポイント解説】

加圧水型原子炉に関する問題です。
加圧水型原子炉\( \ \left( \mathrm {PWR} \right) \ \)と必ず比較されるのが沸騰水型原子炉\( \ \left( \mathrm {BWR} \right) \ \)です。
両者の相違点を中心に学習することが，電験対策としては重要となります。

1.原子炉の型式
①沸騰水型(BWR)
蒸気発生器を持たないので，放射性物質がタービンに直接持ち込まれるのが大きな特徴で，他には以下の特徴があります。
・炉心圧力が低く蒸気発生器や加圧器がないので，構造が加圧水型(PWR)と比較して簡単
・再循環ポンプを持ち，ポンプでの流量によって出力を調整する。
・制御棒でも出力を調整するが，汽水分離器があるので，下から上に向かって挿入される。
・何らかの原因で出力が上昇すると気泡が発生し，反応が抑制されるため，自動で出力が抑制される。

②加圧水型(PWR)
蒸気発生器で蒸気を発生させるので，通常運転時放射性物質がタービンに持ち込まれないという特徴があり，他にも以下のような特徴があります。
・タービン系統に放射性物質が持ち込まれないので，タービンや復水器のメンテナンス時に放射能対策が不要。
・加圧器を持ち，原子炉内の圧力が高い。圧力を上げることで軽水の沸点が上がるので，沸騰しない。
・ホウ素濃度で出力調整を行う。
・制御棒の抜き差しでも出力調整するが，上から下に向かって挿入されるため，安全性に有利である。
・蒸気発生器等の過程を経る分，若干熱効率は劣る。

引用：資源エネルギー庁原子力白書2013

【解答】

解答：(3)
(1)：誤り
ワンポイント解説「1.原子炉の型式」の通り，炉心内で水を蒸発させて，蒸気を発生するのは沸騰水型原子炉\( \ \left( \mathrm {BWR} \right) \ \)です。

(2)：誤り
ワンポイント解説「1.原子炉の型式」の通り，再循環ポンプで出力を調整するのは沸騰水型原子炉\( \ \left( \mathrm {BWR} \right) \ \)です。

(3)：正しい
ワンポイント解説「1.原子炉の型式」の通り，加圧水型原子炉\( \ \left( \mathrm {PWR} \right) \ \)では，原子炉内で沸騰はさせず，高温・高圧の水を炉心から蒸気発生器に送り，熱交換することで蒸気を発生させます。

(4)：誤り
ワンポイント解説「1.原子炉の型式」の通り，炉心で発生した蒸気をタービンに送るのは沸騰水型原子炉\( \ \left( \mathrm {BWR} \right) \ \)，蒸気発生器で蒸気を発生させるのは加圧水型原子炉\( \ \left( \mathrm {PWR} \right) \ \)であり，いずれの型式も蒸気を混合することはありません。

(5)：誤り
ワンポイント解説「1.原子炉の型式」の通り，炉心を通って放射線を受けた蒸気が，タービンを通過するのは沸騰水型原子炉\( \ \left( \mathrm {BWR} \right) \ \)です。