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原子力発電所に使われる核燃料について質問です

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回答(4件)

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運転を続けている原発では核燃料の所定寿命は約3年程度ですね https://www.jaero.or.jp/sogo/detail/cat-02-05.html >ウラン燃料は、発電に約3年間利用され、約1年に1回の定期検査の際に新たな燃料と交換されます。一度に交換するのは、炉心全体の3分の1から4分の1ほどです。 停止状態では冷却水をクリーンなまま保てば寿命は数十年ってとこでしょう 原潜などの場合は核燃料サイクルは殆ど艦船の寿命まで使うみたいですし。

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▲ご指摘のように、1本の核燃料棒の中には、国民に知られたくない真実がいろいろ詰まっており、調べてもわからないようにできています。この真実とは、原発そのもの存在意義に係わる程、重要なものです。近年では、燃料の経済性を求める、電力会社や燃料製造メーカと燃料の近代化を嫌う再処理工場等との激しいせめぎ合いの中で、核燃料のベールがはがされ、真実が見えてきました。投稿者さんは、是非この機会に、弊調査事項をご参考戴き、核燃料(棒)の真実に迫って戴きたいものです。 ▲通常の軽水炉用原子炉の核燃料には、未燃体ウラン(U238約97%)+ 燃焼体ウラン(U235約3%)が直径約1cm、長さ約1cmのペレット状に固め積められてできています。ほとんど世界共通です。1本の核燃料棒の大きさは、直径約1.1cm、長さ約4.5m、板厚0.7mmのジルコニウム合金でつくられた燃料被覆管でできています。100万Kwクラス原発で約50000本装着されます(実際は150~200本を1束、また1体としてまとめられます)。 ▲まずは使用済み核燃料についても良くご理解下さい。使用済み核燃料の定義は「1秒でも中性子照射を受けると使用済み核燃料になる」ということです。(制御棒を徐々に引き抜き)運転を開始すると中性子照射が始まり核分裂反応がおこります。燃料棒内部ではプルトニウム(239)が生成し始めます。1秒後には“使用済み核燃料”となりますが、”使用済み核燃料”となる期間は国々により異なります。 ▲一般的に、核保有国(米英仏ロ中)では6ヶ月毎に(経済性を無視して)運転を停めて、使用済み核燃料を取り出し(再処理工場に送り)、プチプチ切って化学的処理をして、高富化(高純)度のプルトニウム239(兵器級プルトニウムと呼ばれます)を取り出し、核弾頭に装着します。日本では13ヶ月毎に原子炉を停めて、使用済み核燃料を取り出し、プチプチ切って化学的処理をして、中純度のプルトニウム239やその同位体混じりもの(原子炉級プルトニウムと呼ばれます)を取り出し、MOXにして、プルサーマルで焼却しようとします。韓国、台湾は20ヶ月毎に取り出し、中間貯蔵します。フィンランドやスゥエーデンでは約4年間完全燃焼して取り出し、再処理なしで、地層処分します。 ▲何故に日本では13ヶ月毎で、フィンランドやスゥエーデンでは約4年間連続使用か?は素朴な疑問です。答えは簡明です。日本ではプルトニウムを保有するのが大きな目的であり、フィンランドやスゥエーデンでプルトニウムは核のゴミであり、そんなものは燃料棒の中で自然焼却するものと考えているからです。 ▲フィンランドやスゥエーデンの考え方の中に、燃料棒に関する重要な視点があります。 即ち、1本の核燃料棒の中では、自然にプルトニウム239ができて、ウランと共に燃焼し、最後には燃え尽きて、未燃体のウラン238と残渣となって出てきます。このプロセスにはプルトニウム製造プロセスあり、プルトニウムが増殖するプロセスあり、プルトニウムとウランが混合するMOXプロセスあり、そしてウランやプルトニウムMOXが混焼する“プルサーマル”のプロセスもあり、正に、1本の燃料棒の中に、見事に“核燃料サイクル”が存在することです。 ▲このように、1本の燃料棒の中に、見事に“核燃料サイクル”が存在することがわかると、日本の“もんじゅ”が廃炉になった理由、“六ヶ所村再処理工場”が永遠に完成しない理由がわかります。燃料棒の真実を知っていただくと原発の姿が見えてくると言えるでしょう。 ▲<交換頻度>・・・上述のように、交換頻度は国によりまちまちです。また日本でも基本的13ヶ月毎となっていますが、近年では18ヶ月、24ヶ月に延期できるようになりました。 求めるプルトニウムの純度によって変わってくるとも言えます。 <耐用年数>原空母や原潜では10~20年の耐久性を持つ燃料棒もできます。しかし、原発では燃料棒板厚は0.7mmで、極薄です。経済性を求め、熱交換も良くなる、解体時の溶解処理も容易にする為、極薄です。この為に耐久性は約4年が一般的です。

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https://www.nsr.go.jp/data/000241886.pdf https://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%9D%B1%E6%B5%B7%E7%AC%AC%E4%BA%8C%E7%99%BA%E9%9B%BB%E6%89%80 を見て、東海第二原発の核燃料の交換サイクルを本当にざっくりと計算して見ました。 原子炉装荷本数=764本 使用済み核燃料保有数=2165本 営業運転開始=1978年11月28日 営業運転停止=2011年3月 稼働年数=42.5年(定期検査を含む) 2,165/764=約2.8 約42.5年/約2.8=約15年 という事で、BWRのウラン燃料の耐用年数は、15年程度となるのではないでしょうか。 それと、MOX燃料の場合は発生する中性子の量が多くて核燃料の損傷がウラン燃料より激しいので、MOX燃料の耐用年数はウラン燃料以下になる筈です。 尚、原子炉を停止して行う定期検査の間隔は約1.5年だったと思いますが、核燃料の交換は、定期検査の中で実施されます。

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質問者氏は核燃料そのものを棒状に加工したものとイメージされている ようだが、そうではない。 核燃料本体は、径1cm、長さ1cm程度の円柱形の「ペレット」というものに 押し固めて成形されて、それを被覆管と呼ばれるジルコニウム合金製の 棒状の容器に詰め込まれる。これが燃料棒と呼ばれるもの。 この燃料棒は束ねられて集合体としてセットで出し入れが行なわれる。 https://www.fepc.or.jp/enterprise/hatsuden/nuclear/nenryoushuugoutai/index.html 交換頻度は、日本では燃料のウラン235がだいたい2/3位消費された頃に 行なわれるようで、だいたい3年で交換される。これは燃料集合体を 丸ごと引っこ抜いて冷却プールに漬けられる。こんな感じで、ペレットの 出し入れをして被覆管を再利用する形をとっていないので、核燃料の 交換時期までの耐用は必要だが、それ以上についてはやらないだろうから わからない。 ちなみに、核燃料の交換は年一回の原発の定期点検のときに燃料集合体 全体の1/3とかを交換して、交換してから3度目の点検時に新しいものと 交換する形で3年間使用を続ける、というやり方をとる。 https://www.jaero.or.jp/sogo/detail/cat-02-05.html