《電力》〈原子力〉[H28:問4]原子力発電における核燃料サイクルに関する空欄穴埋問題

【問題】

【難易度】★☆☆☆☆(易しい)

次の文章は,原子力発電における核燃料サイクルに関する記述である。

天然ウランには主に質量数\( \ 235 \ \)と\( \ 238 \ \)の同位体があるが,原子力発電所の燃料として有用な核分裂性物質のウラン\( \ 235 \ \)の割合は,全体の\( \ 0.7 \ \mathrm {%} \ \)程度にすぎない。そこで,採鉱されたウラン鉱石は精錬,転換されたのち,遠心分離法などによって,ウラン\( \ 235 \ \)の濃度が軽水炉での利用に適した値になるように濃縮される。その濃度は,\( \ \fbox {  (ア)  } \ \)\( \ \mathrm {%} \ \)程度である。さらに,その後,再転換,加工され,原子力発電所の燃料となる。
原子力発電所から取り出された使用済燃料からは,\( \ \fbox {  (イ)  } \ \)によってウラン,プルトニウムが分離抽出され,これらは再び燃料として使用することができる。プルトニウムはウラン\( \ 238 \ \)から派生する核分裂性物質であり,ウランとプルトニウムとを混合した\( \ \fbox {  (ウ)  } \ \)を軽水炉の燃料として用いることをプルサーマルという。
また,軽水炉の転換比は\( \ 0.6 \ \)程度であるが,高速中性子によるウラン\( \ 238 \ \)のプルトニウムへの変換を利用した\( \ \fbox {  (エ)  } \ \)では,消費される核分裂性物質よりも多くの量の新たな核分裂性物質を得ることができる。

上記の記述中の空白箇所(ア),(イ),(ウ)及び(エ)に当てはまる組合せとして,正しいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。
\[
\begin{array}{ccccc}
& (ア) & (イ) & (ウ) & (エ) \\
\hline
(1) & 3~5 & 再処理 & \mathrm {MOX} \ 燃料 & 高速増殖炉 \\
\hline
(2) & 3~5 & 再処理 & イエローケーキ & 高速増殖炉 \\
\hline
(3) & 3~5 & 再加工 & イエローケーキ & 新型転換炉 \\
\hline
(4) & 10~20 & 再処理 & イエローケーキ & 高速増殖炉 \\
\hline
(5) & 10~20 & 再加工 & \mathrm {MOX} \ 燃料 & 新型転換炉 \\
\hline
\end{array}
\]

【ワンポイント解説】

原子燃料サイクルの概略フローは下図の通りです。下図の通り,(ウ)の誤答のイエローケーキはウラン精製過程で得られるものです。


出典:電気事業連合会HP

【解答】

解答:(1)
(ア)
原子力発電所で用いられるウランの濃度は\( \ 3~5 \ \mathrm {%} \ \)で低濃縮ウランと言います。

(イ)
ワンポイント解説の図の通り,原子力発電所の使用済み燃料は再処理工場に送られ,ウランとプルトニウムが分離抽出されます。

(ウ)
ウランとプルトニウムを混合した燃料を\( \ \mathrm {MOX} \ \)燃料と言います。

(エ)
題意の炉を高速増殖炉と言います。