今回は平成21年度 電力科目 A問題4を解説します。原子力発電の原理を汽力発電と対応付けながら、置き換わる設備・燃料と、核分裂連鎖反応する核種・しない核種を埋める空欄補充問題です。
対応表は「汽力のボイラ→原子炉」「化石燃料→原子燃料」。熱で蒸気を作ってタービンを回す下流側はまったく同じです。核種は連鎖反応するのがウラン235、しないのがウラン238（天然の99%以上）——0.7%と99.3%の関係そのものです。
出題のポイント
平成21年度 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】 平成21年度 A問題4
次の文章は、原子力発電に関する記述である。原子力発電は、原子燃料が出す熱で水を蒸気に変え、これをタービンに送って熱エネルギーを機械エネルギーに変えて、発電機を回転させることにより電気エネルギーを得るという点では、(ア)と同じ原理である。原子力発電では、ボイラの代わりに(イ)を用い、(ウ)の代わりに原子燃料を用いる。現在、多くの原子力発電所で燃料として用いている核分裂連鎖反応する物質は(エ)であるが、天然に産する原料では核分裂連鎖反応しない(オ)が99[%]以上を占めている。このため、発電用原子炉にはガス拡散法や遠心分離法などの物理学的方法で(エ)の含有率を高めた濃縮燃料が用いられている。上記の記述中の空白箇所(ア)〜(オ)に当てはまる語句として、正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか。
(ア) (イ) (ウ) (エ) (オ) (1) 汽力発電 原子炉 自然エネルギー プルトニウム239 ウラン235 (2) 汽力発電 原子炉 化石燃料 ウラン235 ウラン238 (3) 内燃力発電 原子炉 化石燃料 プルトニウム239 ウラン238 (4) 内燃力発電 燃料棒 化石燃料 ウラン238 ウラン235 (5) 太陽熱発電 燃料棒 自然エネルギー ウラン235 ウラン238
ポイント解説：ボイラ→原子炉、化石燃料→ウラン235（天然の99%以上はU238）
(ア)(イ)(ウ)：原子力発電は「熱で水を蒸気に変え、タービンで機械エネルギーにして発電機を回す」という点で汽力発電と同じ原理。違いは熱源だけで、ボイラの代わりに原子炉を、化石燃料の代わりに原子燃料を用いる。内燃力発電（ディーゼルなど）や太陽熱発電では対応が成り立たない。
(エ)(オ)：核分裂連鎖反応する物質はウラン235。天然ウランでは連鎖反応しないウラン238が99%以上（99.3%）を占め、U235は約0.7%しかない。そこでガス拡散法や遠心分離法などの物理学的方法でU235の含有率を高めた濃縮燃料（3〜5%）を使う。同位体は化学的性質が同じなので化学的方法では分離できず、質量差を使う物理学的方法になる——という背景も押さえておきたい。よって答えは(2)。
問題の解説
STEP1 (ア)(イ)(ウ)
蒸気→タービン→発電機は汽力発電と同じ。ボイラ→原子炉、化石燃料→原子燃料と置き換え。
STEP2 (エ)(オ)
連鎖反応する＝ウラン235／しない＝ウラン238（天然の99%以上）。
STEP3 濃縮の方法
ガス拡散法・遠心分離法＝物理学的方法（質量差を利用）→(2)。
答え：(2)
💡 覚え方
対応表：**ボイラ→原子炉／化石燃料→原子燃料（ウラン235）**——下流（蒸気→タービン→発電機）は汽力と同一。天然ウラン＝**U238が99.3%（連鎖反応しない）＋U235が0.7%（連鎖反応する）**→遠心分離法・ガス拡散法（**物理学的方法**）で3〜5%に濃縮。同位体は化学的性質が同じ→化学分離は不可。
⚠️ よくある間違い
(ア)は汽力発電（内燃力・太陽熱ではない）。(エ)(オ)の取り違え——連鎖反応「する」のがU235。「99%以上を占める」のはU238のほう。濃縮は物理学的方法（遠心分離・ガス拡散）。
まとめ
| (ア) | 蒸気→タービン→発電機は汽力発電と同じ原理 |
| (イ) | ボイラの代わりに原子炉 |
| (ウ) | 化石燃料の代わりに原子燃料 |
| (エ) | 連鎖反応する物質＝ウラン235 |
| (オ) | 天然の99%以上＝ウラン238→(2) |
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