原子炉のしくみ

原子炉にはいくつかの種類がありますが、共通する特徴があります。 すべての原子炉は、放射性燃料ペレット–通常は酸化ウラン–を供給し、炉心で燃料棒を形成するために管に配列されています。

原子炉には、先に述べた制御棒–カドミウム、ハフニウム、ホウ素などの中性子吸収材料でできています–があり、反応を制御または停止させるために炉心に挿入されます。

原子炉には減速材もあり、これは中性子を減速して核分裂プロセスを制御するのを助ける物質である。 アメリカの原子炉のほとんどは普通の水を使用していますが、他の国の原子炉では黒鉛や、水素を重水素（陽子と中性子が1つずつある水素の同位体）に置き換えた重水を使用することもあります。 この冷却材は、原子炉の熱を吸収してタービンを回すための蒸気を作り、炉心を冷やしてウランが溶ける温度（華氏約6,900度、摂氏3,815度）に到達しないようにするもので、これも通常の水です。 (メルトダウンがなぜ非常に悪いことなのかは、この記事の後半で説明します。)

最後に、原子炉は格納容器に包まれます。これは、通常厚さ数フィートの、鉄とコンクリートでできた大きくて重い構造物で、放射性ガスと液体を、誰も傷つかないように内部に閉じ込めるものです。

使用されている原子炉にはさまざまな設計がありますが、米国では約3分の2の原子炉が加圧水型原子炉（PWR）です。 加圧水型原子炉では、ポンプで水を炉心に接触させ、蒸気にならないように加圧した状態で維持します。 加圧水型原子炉では、加圧された水が炉心に接触し、蒸気にならないように圧力が保たれます。その後、加圧されていない2番目の水が接触し、蒸気に変化してタービンを回すのです。 米国の原子炉の残り3分の1は沸騰水型原子炉（BWR）である。 BWRでは、炉心に直接触れた水を蒸気にして発電します。

次のセクションでは、原子炉がもたらす潜在的なリスクと、その評価方法について見ていきます。