マグノックス炉の基礎知識
原子力を知りたい
マグノックス炉ってどういう原子炉ですか？
原子力マニア
ガス冷却炉の一種で、イギリスで開発された炉のことです。日本でも東海炉1号炉がこのタイプです。
原子力を知りたい
燃料や減速材は何を使用してるんですか？
原子力マニア
燃料には天然ウラン、減速材と反射材には黒鉛、冷却材には炭酸ガスが用いられています。
マグノックス炉とは。
「マグノックス炉」と呼ばれる原子力発電所では、核燃料を包む被覆材に「マグノックス（Magnox）」と呼ばれるマグネシウム合金を使用します。このガス冷却炉は英国で開発され、改良されたコルダーホール炉を指す場合によく使われます。
また、日本原子力発電の東海発電所1号炉もマグノックス炉です。マグノックスは、マグネシウムにわずかな量のアルミニウムやベリリウムを混合したマグネシウム合金です。酸化しないマグネシウムを意味する英語の名称に由来しています。
この原子炉は、燃料に天然ウラン、減速材と反射材に黒鉛、冷却材に二酸化炭素を使用しています。
マグノックス炉とは何か
-マグノックス炉とは何か-
マグノックス炉は、天然ウランを燃料として使用する一種の原子炉です。天然ウランには、ウラン235とウラン238という2つの同位体が含まれていますが、ウラン235のみが核分裂反応を起こすことができます。マグノックス炉では、ウラン235の含有量を高めるためにウランを濃縮しません。代わりに、軽水ではなく二酸化炭素を使用する冷却材を採用しています。二酸化炭素は中性子吸収断面積が小さく、濃縮せずに天然ウランを使用することが可能となります。また、マグノックス炉は黒鉛を減速材として使用しています。黒鉛は中性子を減速させ、核分裂反応を起こしやすくします。
マグノックス炉の特徴
-マグノックス炉の特徴-
マグノックス炉は、天然ウランを使用する減速材としてマグネシアを使用するガス冷却炉です。この特殊な組み合わせにより、マグノックス炉は他の炉型とは一線を画す特徴を有しています。
まず、天然ウランの使用により、核燃料の濃縮を必要としません。そのため、燃料コストが抑制されます。また、マグネシアは減速材として効率が良く、中性子を低エネルギーレベルに効果的に減速させることができます。これにより、核分裂反応の発生確率が高まり、発電効率の向上が図られます。
さらに、ガス冷却炉であることから、冷却材として軽水を使用しません。このため、軽水炉で発生する燃料被覆管の腐食や水素脆化などの問題が生じにくくなります。また、ガス冷却炉は、熱伝達効率が高く、高温での運転が可能です。これにより、マグノックス炉は高効率な発電を実現しています。
マグノックス炉の燃料と減速材
-マグノックス炉の燃料と減速材-
マグノックス炉は、天然ウランを燃料とし、グラファイトを減速材として使用しています。天然ウランはウラン238が99.3%、ウラン235が0.7%という構成です。ウラン235は核分裂反応を起こし、エネルギーを発生させます。グラファイトは中性子を減速させる働きがあり、中性子のエネルギーを下げて核分裂反応を起こさせやすくします。 この減速材を使用することで、マグノックス炉は天然ウランでも核分裂反応を維持することができます。
マグノックス炉の冷却材
マグノックス炉では、二酸化炭素（CO2）が冷却材として使用されています。二酸化炭素は、中性子減速材としても機能し、核燃料を冷却してその熱を取り出します。マグノックス炉の二酸化炭素は、高い圧力（約15気圧）と温度（約400℃）で循環し、炉心を貫通する燃料棒を冷却するために使用されます。冷却された二酸化炭素は、熱交換器で水を沸騰させて蒸気を発生させ、タービンを駆動して発電を行います。
マグノックス炉の用途
マグノックス炉の用途を理解することは、その技術的特徴を十分に把握する上で不可欠です。マグノックス炉は、主に発電に使用されています。マグノックス炉では、天然ウランを燃料として使用し、重水を使用して中性子を減速させます。これにより、エネルギーを放出する核分裂反応が制御されて発生します。この放出されたエネルギーは、蒸気タービンを駆動するために使用され、電力を発生させます。マグノックス炉はエネルギー源として安定しており、信頼性の高い電力を供給できます。