原子力発電の発電効率が火力発電より悪いのはなぜですか?

原子力発電の発電効率が火力発電より悪いのはなぜですか?

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タービンを回すための蒸気は水温が高いほど強力になります。水温を上げるためには熱を受ける循環系等をより密閉に近づけたら可能になるのです。 火力発電では入ってくる水が簡単に蒸気にはならない様に水循環系を頑丈にしたら少ない火力で高温を得られ、超臨界圧火力発電が出来ます 原子力発電は、軽水炉では炉心から直接熱を得て循環させますが核燃料の被覆管素材はジルコニウムと言う金属でできており、原子炉内の冷却水の温度が上がり過ぎるとボイドと言う気泡が出来てその中の水蒸気がジルコニウムと反応して酸化すると水素が遊離して原子炉から、原子炉建屋上部に溜まると水素爆発の危険があります。 したがって原子炉の核反応を抑制して水が高温にならないようにしているのです。最高でも280℃くらいにしていますが、これが現在の火力発電より低い水準なのでタービンをまわす蒸気の運動エネルギーが弱いと言う事になります。そのために蒸気の量を増やして補う事になります。 この蒸気を水に戻すために最終的に海水を使用する場合、火力発電は高温の蒸気を少ない量の海水で水の戻せますが、原子力発電の場合は多くの蒸気を水に戻すために大量の海水が必要になると言うそれだけの理由です。 原子力発電は核燃料の核分裂反応から熱を得ますが、得られる熱は最終的に化石燃料などを燃やす酸化反応より、100万倍以上です 以上は軽水炉についてだけです。軽水炉も軽水冷却炉が考案されており、熱効率が大幅にあがり、原子炉の容積も4分の1で済むとされています https://ja.wikipedia.org/wiki/超臨界圧軽水冷却炉 その他に、高速増殖炉はロシアで既に実証炉が稼働して商業運転をしていますが冷却剤はナトリウムで高圧にしなくても水と違って980℃でも蒸発しませんから超高温運転も可能です。 現在の軽水炉でも第三世代改良型では安全性とともに熱効率も当然改善されて各国で建設されているのです。

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ThanksImg質問者からのお礼コメント

細かくわかりやすい説明ありがとうございます ♂️

お礼日時:7/24 19:54

その他の回答(5件)

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全体の発電効率は、次の式で求めるのだろうと思っています。 {(発生熱量÷燃料消費量)}×{(発生電力量)÷(発生熱量)}、 ーーーーーーーー 第1項は、原子力 〉火力、 第2項は、原子力〈 火力、 です。

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蒸気機関の熱効率は蒸気の温度が高いほど上がります。 火力発電のボイラーに比べると原子炉の温度は低いのでどうしても熱効率は低くなります。 ただし、原子炉の熱出力増やしたからって二酸化炭素が増えたりするわけじゃないので、熱効率が低くて困ることって「温排水の量が増える」だけなんですけどね。

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蒸気の圧力が低い事、飽和蒸気である事からです。 技術基準が古い事もありますが、熱効率よりも安全性を重視しているからでしょう。

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タービンを回す蒸気の温度・圧力が原子炉の仕組み上高くできないためです。それでも、専門家によると原発の熱効率は世界一高いそうです(大笑い)