原子力発電のしくみ

米国では、原子炉の 3 分の 2 が加圧水型原子炉 (PWR) で、残りが沸騰水型原子炉 (BWR) です。上に示した沸騰水型原子炉では、水を沸騰させて蒸気にし、タービンに送り込んで発電します。

加圧水型原子炉では、炉心水は圧力下に保持され、沸騰することはできません。熱は熱交換器（蒸気発生器とも呼ばれる）によって炉心の外側の水に伝達され、外側の水を沸騰させて蒸気を発生させ、タービンに動力を供給します。加圧水型原子炉では、沸騰する水は核分裂プロセスから分離されているため、放射性物質にはなりません。

蒸気はタービンの動力として使用された後、冷却されて凝縮して水に戻ります。蒸気を冷却するために川、湖、または海の水を使用する工場もあれば、高い冷却塔を使用する工場もあります。砂時計の形をした冷却塔は、多くの原子力発電所でおなじみのランドマークです。原子力発電所で生成される電力の単位ごとに、約 2 単位の廃熱が環境に放出されます。

商業用原子力発電所の規模は、1960 年代初頭の第一世代の約 60 メガワットから 1000 メガワットを超えるものまでさまざまです。多くのプラントには複数の反応器が含まれています。たとえば、アリゾナ州のパロベルデ工場は、それぞれ 1,334 メガワットの容量を持つ 3 つの別々の原子炉で構成されています。

外国の原子炉設計の中には、核分裂熱を炉心から運ぶために水以外の冷却材を使用するものもあります。カナダの原子炉は重水素を充填した水（「重水」と呼ばれる）を使用するが、他の原子炉はガス冷却される。コロラド州にあるプラントの 1 つは、現在は永久に停止されていますが、冷却材としてヘリウムガスを使用していました (高温ガス冷却炉と呼ばれます)。いくつかの工場では液体金属またはナトリウムを使用しています。