原子力発電

原子力発電所の基本的な仕組みは、台所で水を沸かして湯気を出すやかんと本質的に同じです。石炭火力発電所が石炭をごうごう燃やして水を沸かすのに対し、原子力発電所は原子が割れるときに放出する熱で水をぐらぐら沸騰させます。

発電所の主な燃料には「ウラン」という重い金属元素を使います。ウランのうちウラン235の原子の中心に、中性子というとても小さな粒子がゆっくりぶつかると、バランスを失った原子が二つに分かれ、一瞬で莫大な熱を放ちます。この割れる現象を核分裂反応と呼びます。

原子が出すエネルギーは、私たちが日常で目にする化学反応とは比べものにならないほど大きいものです。小指の先ほどの小さなウラン燃料1個（約5g）が割れて出すエネルギーは、石炭およそ1トン、あるいは石油およそ3ドラム缶分をすべて燃やしたときの熱に匹敵します。

これだけ少ない燃料で、家一軒ほどもあるボイラーの水を一気に高温・高圧の蒸気に変えられるので、少ない燃料で大量の電気を安定してつくることができます。

ウラン原子が1個割れるとき、莫大な熱と一緒に、別の中性子が2～3個、四方八方に飛び出します。飛び出した中性子が周りのほかのウラン原子に次々とぶつかり、割れ続けていく現象を「連鎖反応」と呼びます。

びっしり並べたドミノを1枚倒すと次々に倒れていくように、反応が絶え間なくつながっていく仕組みです。ただ、このドミノ現象を放っておくと熱が急激にたまり、設備が溶け落ちる危険があります。

そこで発電所では、中性子をスポンジのようにぐんぐん吸い込む特殊な物質でできた棒を使います。この棒を燃料の間に深く差し込んだり引き抜いたりして、制御棒で中性子の数を調節するのです。

制御棒のおかげで、連鎖反応はおだやかなたき火のように一定の強さに保たれます。必要なときにはすぐに制御棒を完全に差し込んで、原子炉を安全に止められる精密な安全装置も備えています。

原子が割れるとき、なぜこれほど途方もないエネルギーが噴き出すのでしょうか。反応前のウランの重さと、反応後に割れた破片の重さを、とても精密なはかりで比べてみると、不思議な事実が見つかります。割れたあとにできた破片の重さをすべて足しても、元のウランの重さよりほんのわずかに軽いのです。

物理学者アインシュタインが明らかにしたように、物質の重さ（質量）とエネルギーは、姿を変えられる同じ存在です。反応のなかで跡形もなく消えてしまったごくわずかな質量が、巨大な熱エネルギーに変わって外へあふれ出たのです。

韓国に多い加圧水型原子炉では、原子炉で温められた熱い水が蒸気発生器に移り、別の配管の水を沸かして蒸気にします。原子炉の中で直接水を沸かす沸騰水型原子炉もあります。この高温・高圧の蒸気が、発電所の中にある巨大な風車のような形のタービンを、ものすごい勢いで押して回します。

タービンの軸につながった発電機の中の電磁石がくるくる回ると、電磁誘導によって、私たちが毎日家庭や工場で便利に使っている電気がついにつくられるのです。