第三種電気主任技術者の過去問
令和4年度(2022年)下期
電力 問4

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問題

第三種 電気主任技術者試験 令和4年度(2022年)下期 電力 問4 (訂正依頼・報告はこちら)

次の文章は、原子炉の型と特性に関する記述である。

軽水炉は、( ア )を原子燃料とし、冷却材と( イ )に軽水を用いた原子炉であり、我が国の商用原子力発電所に広く用いられている。この軽水炉には、蒸気を原子炉の中で直接発生する( ウ )原子炉と蒸気発生器を介して蒸気を作る( エ )原子炉とがある。
軽水炉では、何らかの原因により原子炉の核分裂反応による熱出力が増加して、炉内温度が上昇した場合でも、燃料の温度上昇にともなってウラン238による中性子の吸収が増加する( オ )により、出力が抑制される。このような働きを原子炉の固有の安全性という。

上記の記述中の空白箇所(ア)~(オ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。
  • ア:低濃縮ウラン  イ:減速材  ウ:沸騰水型  エ:加圧水型  オ:ドップラー効果
  • ア:高濃縮ウラン  イ:減速材  ウ:沸騰水型  エ:加圧水型  オ:ボイド効果
  • ア:プルトニウム  イ:加速材  ウ:加圧水型  エ:沸騰水型  オ:ボイド効果
  • ア:低濃縮ウラン  イ:減速材  ウ:加圧水型  エ:沸騰水型  オ:ボイド効果
  • ア:高濃縮ウラン  イ:加速材  ウ:沸騰水型  エ:加圧水型  オ:ドップラー効果

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この過去問の解説 (2件)

01

日本で採用されている原子炉の型と特性に関する穴埋め問題です。

選択肢1. ア:低濃縮ウラン  イ:減速材  ウ:沸騰水型  エ:加圧水型  オ:ドップラー効果

(ア)

軽水炉の燃料には、天然ウランからウラン235を取り出し、濃度を3~5%に濃縮した低濃縮ウランを使用しています。

(イ)

軽水炉において軽水は、

原子燃料から発生した熱エネルギーを循環させる冷却材と、

高速中性子を熱中性子に減速させる減速材

として利用しています。

(ウ)・(エ)

蒸気を原子炉の中で発生させる沸騰水型

原子炉と蒸気発生器を介して蒸気を作る加圧水型

があります。

(オ)

ドップラー効果とは、ウランの特性による自己制御性に関する現象です。

ドップラー効果の主な作用順

・原子炉内の温度上昇

・原子核の熱運動が活発化(核分裂)

・ウラン235が中性子を吸収

・中性子が減少

・炉心の反応度が低下

原子炉の自己制御性には、

他にボイド効果や減速材の温度効果があります。

それぞれ、何を使ってどのように反応度を低下させているのかを理解しておきましょう。

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02

原子力発電に用いられる原子炉に関する問題となります。

軽水炉は低濃縮ウランを原子燃料とし、冷却材減速材に軽水を用いた原子炉であり、沸騰水型原子炉(BWR)と加圧水型原子炉(PWR)の2種類があります。

 

沸騰水型原子炉(BWR)

・原子炉で直接蒸気を発生させ、その蒸気をタービンに送る方式で制御棒の抜き差しと再循環ポンプの流量調整により出力調整を行います。

 

加圧水型原子炉(PWR)

・蒸気発生器を介して蒸気を発生させ、その蒸気をタービンに送る方式で制御棒の抜き差しとホウ素濃度の調整により出力調整を行います。

 

軽水炉では、何らかの原因により原子炉の核分裂反応による熱出力が増加して、炉内温度が上昇した場合でも自己制御性により核分裂を抑制し出力を抑える事が出来ます。燃料の温度上昇にともなってウラン238による中性子の吸収が増加する現象をドップラー効果と呼びます。また冷却材沸騰の影響でウラン235に吸収される中性子が自然に減る現象をボイド効果と呼び、同じく出力を抑制する事が出来ます。

以上より各空白箇所は以下のようになります。

( ア )‥低濃縮ウラン、( イ )‥減速材、( ウ )‥沸騰水型、( エ )‥加圧水型、( オ )‥ドップラー効果

選択肢1. ア:低濃縮ウラン  イ:減速材  ウ:沸騰水型  エ:加圧水型  オ:ドップラー効果

こちらが適切な解答となります。

まとめ

2種類の軽水炉の仕様や特徴は重要なので過去問を多く問いて覚えていく事をお薦め致します。

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