原子力発電 黒鉛減速ガス冷却炉：エネルギーと環境
原子炉は、ウランやプルトニウムなどの核燃料の核分裂反応を利用して、莫大な熱エネルギーを発生させる装置です。この熱エネルギーは、タービンを回し発電機を駆動することで、電力に変換されます。原子炉には様々な種類があり、減速材と冷却材の種類によって分類されます。減速材とは、核分裂で発生する高速中性子の速度を落とすための物質です。高速中性子はウラン235と核分裂反応を起こしにくいため、減速材を用いて中性子の速度を下げ、ウラン235との核分裂反応を促進させます。冷却材は、核分裂反応で発生した熱を炉心から運び出すための物質です。この熱は、蒸気発生器で水を加熱して蒸気を発生させるために使われ、タービンを回すための動力源となります。黒鉛減速ガス冷却炉は、その名前の通り、減速材に黒鉛、冷却材にガスを用いる原子炉です。黒鉛は中性子を効果的に減速させる性質を持つため、減速材として優れた特性を示します。黒鉛は入手しやすく、加工もしやすいという利点もあります。冷却材としては、二酸化炭素やヘリウムガスが用いられます。これらのガスは中性子をあまり吸収しないため、連鎖反応を阻害しにくいという長所があります。また、化学的に安定しているため、高温でも炉の材料と反応しにくいという点もメリットです。黒鉛減速ガス冷却炉は、比較的低い圧力で運転できるという特徴も持っています。これは、ガス冷却材が液体冷却材に比べて圧力損失が少ないためです。低い圧力での運転は、原子炉の構造を簡素化し、建設コストを低減するのに役立ちます。しかし、ガス冷却材は液体冷却材に比べて熱伝達能力が低いため、大型の原子炉になりやすいという欠点もあります。さらに、黒鉛減速材が高温で空気と反応して燃焼する可能性があるため、安全対策に注意を払う必要があります。 イギリスで開発されたマグノックス炉などが、このタイプの原子炉に該当します。
