今回は令和5年度下期 電力科目 A問題4を解説します。軽水炉で使用されている原子燃料について、核分裂性物質・燃料の形状・濃縮度・親物質・天然ウランの組成の5つの記述から誤っているものを選ぶ問題です。
またも濃縮度の引っかけですが、今回は「90%程度の高濃縮」という極端な数字。軽水炉の燃料は3〜5%程度の低濃縮ウランです。90%は原子力潜水艦や核兵器の世界の話で、発電用軽水炉にはあり得ません。
出題のポイント
令和5年度下期 電力科目 A問題4：問題文と選択肢
まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。
電験3種 電力科目 【原子力】 令和5年度下期 A問題4
軽水炉で使用されている原子燃料に関する記述として、誤っているものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
中性子を吸収して核分裂を起こすことのできる核分裂性物質には、ウラン235やプルトニウム239がある。
ウラン燃料は、二酸化ウランの粉末を焼き固め、ペレット状にして使用される。
ウラン燃料には、濃縮度90%程度の高濃縮ウランが使用される。
ウラン238は中性子を吸収してプルトニウム239に変わるので、親物質と呼ばれる。
天然ウランは約0.7%のウラン235を含み、残りはほとんどウラン238である。
ポイント解説：軽水炉は低濃縮（3〜5%）。90%はあり得ない
(3)が誤り：軽水炉のウラン燃料に使われるのは、ウラン235を3〜5%程度に濃縮した低濃縮ウランである。濃縮度90%程度というのは核兵器級の高濃縮ウランの話で、発電用軽水炉では使われない。令和6年度下期（原子力3）では「2〜4%を高濃縮と呼ぶ」引っかけだったが、今回は数値そのものを90%に差し替えたより大胆なパターン——どちらも「軽水炉＝低濃縮3〜5%」を知っていれば一発で切れる。
その他は正しい：(1)中性子を吸収して核分裂を起こせる核分裂性物質の代表がウラン235とプルトニウム239。(2)ウラン燃料は二酸化ウラン（UO₂）の粉末を焼き固めたペレットにし、これを被覆管に詰めて燃料棒にする。(4)ウラン238自身は核分裂しにくいが、中性子を吸収するとプルトニウム239に変わるので親物質と呼ばれる。(5)天然ウランの組成はウラン235が約0.7%で、残りのほとんどがウラン238。よって答えは(3)。
問題の解説
STEP1 (3)の数値を確認
軽水炉の濃縮度は3〜5%。90%は兵器級であり得ない→(3)が誤り。
STEP2 燃料の姿を確認
(2)UO₂粉末を焼き固めたペレット→被覆管→燃料棒——正しい。
STEP3 核種の役割を確認
(1)核分裂性物質=U235・Pu239、(4)U238=親物質（吸収してPu239へ）、(5)天然ウランのU235は0.7%——正しい。
答え：(3)
💡 覚え方
核種の役割：**核分裂性物質＝U235・Pu239**（中性子で核分裂できる）／**親物質＝U238・Th232**（中性子を吸収して核分裂性物質に変わる）。燃料の姿：**UO₂ペレット**→被覆管（ジルコニウム合金）→燃料棒→燃料集合体。濃縮度：天然0.7%→**軽水炉用3〜5%（低濃縮）**。濃縮度の引っかけはR06下（呼び名の入れ替え）・R05下（90%に差し替え）と2年連続——「軽水炉＝低濃縮3〜5%」を絶対値で覚える。
⚠️ よくある間違い
90%という数字に驚けるか——軽水炉は3〜5%。親物質（U238）と核分裂性物質（U235・Pu239）の区別。ペレットは二酸化ウラン（金属ウランではない）。天然ウランのU235は0.7%（7%ではない）。
まとめ
| (1)核分裂性物質 | U235・Pu239→正しい |
| (2)燃料の形状 | UO₂粉末を焼き固めたペレット→正しい |
| (3)濃縮度 | 軽水炉は3〜5%の低濃縮（90%は兵器級）→誤り |
| (4)親物質 | U238は吸収してPu239に変わる→正しい |
| (5)天然ウラン | U235約0.7%・残りはU238→正しい。答えは(3) |
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