【マンガでわかる】原子力発電とは?仕組み,メリット,デメリット

マンガでわかる原子力発電とは? SDGs
この記事を書いた人

ウチダ リュウジ

・東京大学大学院 自然環境学専攻卒 修士(環境学)
・大学院でマンガを使った環境教育を研究

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3.11福島第一原子力発電所事故

3.11東日本大震災
ACのCMを見るウチダ


原発事故から10年経過
原子力発電は安全なのか?
あきれるリュウジー
リュウジー
リュウジー

しょうがあらへん。

今日は無知なお前さんにもでわかるよう、原子力発電問題についてわかりやすく解説したるわ。

ウチダ
ウチダ

お願いします。

原子力発電とは?

リュウジー
リュウジー

原子力発電とは核分裂反応を利用した発電のこと

や。

似たのに核融合反応ってのがあるんやけど現在、実用化されとんのは核分裂反応を用いた発電方法や。

ウチダ
ウチダ

核分裂反応?

なんか…仰々ぎょうぎょうしい名前だな……

核分裂反応と核融合反応
リュウジー
リュウジー

原子力発電に使われる原料はウラン(U)や。

特にこのウランの内、核分裂をしやすいウラン235が原料として使われる。

ただ天然ウラン中にこのウラン235は0.7%しか含まれておらず、ほとんどがウラン238なんや。

ウチダ
ウチダ

へぇー。

ところで235とか238の数字って何?

リュウジー
リュウジー

中性子の個数が関係しとる。

中学理科の復習やけど原子核は、陽子と中性子から成っているのは覚えとるよな?

ウチダ
ウチダ

え?あ…う…うん…。

(あせあせ)

原子のイラスト
リュウジー
リュウジー

で、ウランは原子番号が92で92個の陽子を持っており、天然ウランには中性子が142、143、146個持っているウランが存在している。

ウラン235は中性子が143個(92+143=235)、ウラン238は中性子が146個(92+146=238)や。

原子力発電の燃料はウラン235
ウチダ
ウチダ

産出される内でウラン235はちょっとしか含まれてないんだねぇ…。

リュウジー
リュウジー

日本の原子力発電にはこのウラン235を3〜5%に濃縮したウラン燃料が使われる。

参考:電気事業連合会 原子の構造と核分裂

3〜5%のウラン235が原子力発電の燃料になる
ウチダ
ウチダ

え?あ、そうなんだ!?

100%、ウラン235が使われる訳じゃないんだ…。

リュウジー
リュウジー

100%、ウラン235を使うとどうなるかわかるかー?

ウチダ
ウチダ

え?いっぱい分裂するんじゃないの?

リュウジー
リュウジー

ほぼ100%、ウラン235で構成された燃料は原子爆弾になる!!

ウラン235、100%で原子力爆弾になる
ウチダ
ウチダ

ななな、なんですと!!?

リュウジー
リュウジー

ウラン235が100%やと、急激な核分裂が起こり、一瞬のうちに大量のエネルギーが放出される。

せやから原子力発電では、反応を抑えて、長くエネルギーが取り出せる濃度になっとる。

日本の原子力発電所

リュウジー
リュウジー

日本には18箇所、60基の発電所があり、現在稼働しているのは9基のみである(2023年6月時点)。

参考:エネルギー庁 原子力発電所の現状(pdf)

日本の原子力発電所の分布イラスト
ウチダ
ウチダ

海沿いに多いんだね。

リュウジー
リュウジー

せやな。

原子力発電所の立地条件はいろいろあるけど、海岸に多いのは冷却するための水(海水)が大量に必要やからやな。

原子力発電のしくみ

ウチダ
ウチダ

ウラン燃料からどうやって電気を作っているのー?

リュウジー
リュウジー

ウラン235の原子核に中性子を当てると、ウラン原子は2つの原子核に分かれ、このときの大量の熱エネルギーが発生するんや。

参考:電気事業連合会 原子の構造と核分裂

核分裂反応による熱エネルギーの放出
ウチダ
ウチダ

この核分裂反応がすんごいからウラン235が100%だと原子力爆弾が作れちゃうんだね…

リュウジー
リュウジー

おおお?お前さんにしては賢いやないか。

せや。だからあくまで反応を抑えて平和利用なんや。

リュウジー
リュウジー

でや、簡単に言うとウランで水を沸騰させて、蒸気でプロペラ(タービン)を回して電気を作っとる。

ウチダ
ウチダ

水を沸騰させて電気?

リュウジー
リュウジー

ヤカンで沸かしたら「ピーッ」て音鳴るやつあるやろ、あの勢いよく吹き出す力を電気に換えとるイメージや。

沸騰して音が鳴るヤカン
ウチダ
ウチダ

なーるほどー。

原子力発電の仕組み
原子力発電の仕組み簡単なイラスト
リュウジー
リュウジー

まあもちろん実際の原子力発電所は、こんな単純ちゃう。

ウランを直接水につけることなんてあらへんし、安全や効率を考慮して複雑な設計となっとる。

これは、あくまでわかりやすく理解するためのイメージ図や。

ウチダ
ウチダ

はーい。

リュウジー
リュウジー

イメージ図のヤカン部分が原子炉で日本の原子力発電所では、沸騰水型原子炉(BWR)と加圧水型原子炉(PWR)が使われている。

沸騰水型原子炉と加圧水型原子炉のイラスト
ウチダ
ウチダ

ひょえ〜。

原子力発電のメリット

リュウジー
リュウジー

原子力発電のメリットには

  1. 発電時にCO2を排出しない
  2. 安定供給できる
  3. 発電コストが安い

などが挙げられる。

原子力発電のメリット①発電時にCO2を排出しない

リュウジー
リュウジー

原子力発電のメリット1つ目は、発電時にCO2を排出しないエコな燃料という点や。

ウチダ
ウチダ

ほうほう。

リュウジー
リュウジー

日本で主力の発電方法って言ったら、化石燃料を使う火力発電や。

けど火力発電は地球温暖化の原因であるCO2を大量に排出してまう。

リュウジー
リュウジー

その点、原子力発電は設備作ったり、燃料運搬したりするのには当然CO2は排出してまうけど、発電時にはCO2を出さんから、総排出量で考えたら火力発電と比べ微々たるもんや。

各発電の二酸化炭素排出量比較
ウチダ
ウチダ

こうやってみると原子力ってエコなんだねー。

原子力発電のメリット②安定供給できる

リュウジー
リュウジー

原子力発電のメリット2つ目は、安定供給できるっちゅう点や。

ウチダ
ウチダ

安定供給??どういうこと?

リュウジー
リュウジー

例えば石油は中東に産出が偏ってたりするけど、天然ウランは比較的、散らばって採れるんや。

天然ウランの産出国別割合
世界各地で産出するウラン鉱石
ウチダ
ウチダ

ほうほう。

世界各地でウランが採れるって良いことなの?

リュウジー
リュウジー

リスクが回避できる。中東なんかは情勢が不安定な面もあるけど、日本がウランの輸入相手先としているオーストラリアやカナダは比較的安定しとるから輸入できやんくなる可能性が少なくて済む。つまり安定供給につながる。

ウチダ
ウチダ

なーる。

リュウジー
リュウジー

しかも一度輸入しさえすればウラン燃料は再利用(95~97%)ができるため、2回目以降の原料は準国産として扱われるため長く利用できるのも安定供給につながる。

参考:電気事業連合会 原子力コンセンサス

ウラン燃料の再利用

プルサーマル

リュウジー
リュウジー

再処理工場で回収された少量のプルトニウムと、ウランを混ぜて「MOX燃料」(Mixed Oxide Fuel:ウラン-プルトニウム混合酸化物燃料)を作り、そのMOX燃料を原子炉で再利用することをプルサーマルと言うんや。

参考:東北電力 原子力発電で使い終わった燃料はどうなるの?

プルサーマルについてのイラスト
ウチダ
ウチダ

うわわわ〜。

難しい単語がいっぱい出てきた〜…。

リュウジー
リュウジー

まあ核燃料は再利用ができるってことだけ覚えておいたらええわ。

原子力発電のメリット③発電コストが安い

リュウジー
リュウジー

原子力発電のメリット3つ目は、発電コストが安いってことや。

リュウジー
リュウジー

核燃料はさっき言うたように再利用ができるし、他の化石燃料と比べわずかな原料から大量のエネルギーが取り出せる。

例えば100万kW発電するのに石炭は235万t必要なのに対し、ウランなら21tで済む。

参考:資源エネルギー庁 原発のコストを考える

100kW発電するのに必要な燃料の量
ウチダ
ウチダ

う、ウランだけ桁が違って圧倒的に少ない…。

リュウジー
リュウジー

肝心の発電コストも、 原子力発電はCO2を出さん他の再生可能エネルギーに比べて安いし、石炭、天然ガス並みのコストになる。

参考:資源エネルギー庁 電気をつくるには、どんなコストがかかる?

電源別発電コスト比較グラフ
ウチダ
ウチダ

へぇー。

再生可能エネルギーはまだまだ高いんだねぇー…。

リュウジー
リュウジー

ただ注意せなあかんのは、計算方法によっては事故を起こした時の莫大な賠償金を上乗せすると原子力発電の発電コストはここまで優位ではないかもしれんという点や。

原子力発電のデメリット

リュウジー
リュウジー

今までいくつかメリットについて話してきたけど、それを凌駕するほど「原子力発電といえば」のイメージが強いのは、デメリットの部分や。

原子力発電=危ない
ウチダ
ウチダ

た、確かに…。

リュウジー
リュウジー

つまり原子力発電の安全性の問題や。

デメリットは大きく2つあって

  • 事故に対する安全性
  • 放射性廃棄物の取り扱い

や。

原子力発電所のデメリット①事故に対する安全性

リュウジー
リュウジー

原子力発電のデメリット1つ目は、事故に対する安全性や。

一度でも原子力発電所で事故が起こってしまうと周辺環境に多大な被害を及ぼす。

ウチダ
ウチダ

ううう〜…。

リュウジー
リュウジー

特に放射性物質は影響が長引く。

放射性物質が半分になる時間を半減期というがその半減期が物質によっては数万年かかったり、10億年以上のものもある。

主な放射性物質の半減期
リュウジー
リュウジー

せやから、原子力発電には絶対的な安全性が求められる。

せやけど世界でも日本でも小さな事故を含めると毎年のように起こってしまっとる。

特に原発の歴史的事故として有名なのが3つある。

3大原発事故
  • 1979年
    スリーマイル島原発事故

    レベル5(施設外へのリスクを伴う事故)

  • 1986年
    チェルノブイリ原発事故

    レベル7(深刻な事故)

  • 2011年
    福島第一原発事故

    レベル7(深刻な事故)

ウチダ
ウチダ

ううう〜…。

原子力発電所のデメリット②放射性廃棄物の取り扱い

リュウジー
リュウジー

原子力発電のデメリット2つ目は、高レベル放射性廃棄物の取り扱い問題や。

ウチダ
ウチダ

高レベル放射性廃棄物??

リュウジー
リュウジー

核燃料は再利用できるっちゅうたけど、毎回3〜5%の高レベル放射性廃棄物が出てまう。

ウラン燃料の再利用
ウチダ
ウチダ

えええ!?

リュウジー
リュウジー

問題なのは日本では、この高レベル放射性廃棄物を最終的に処分する場所がまだ決まってないことや。

ウチダ
ウチダ

ええええええ!!

リュウジー
リュウジー

せやから一時的に保管している場所(青森県六ヶ所村茨城県東海村)や各原子力発電所に、この高レベル放射性廃棄物がたまる一方なんや。

高レベル放射性廃棄物の一時保管場所
リュウジー
リュウジー

また原子力発電所は、廃炉(取り壊すこと)にも莫大なコストと時間がかかるためその問題もあるんや。

ウチダ
ウチダ

ううう〜。

まだまだ原子力発電を安全に利用するためには越えなきゃいけないハードルがいっぱいあるんだねー…。

リュウジー
リュウジー

せやな。

原子力発電のメリット・デメリットをしっかり把握して、これから上手く付き合っていかなあかんな。

ウチダ
ウチダ

はーい。

SDGs目標7「エネルギーをみんなにそしてクリーンに」

リュウジー
リュウジー

SDGs目標7では「エネルギーをみんなにそしてクリーンに」と掲げておる。

sdgs目標7、エネルギーをみんなにそしてクリーンに
リュウジー
リュウジー

原子力発電は、うまく使えば二酸化炭素を排出しないエコな発電方法やけど、一方で放射性物質漏洩の環境汚染、健康被害のリスクを抱えとる。

原子力発電を今後どう使っていくか(もしくは使わないのか)、日本国民全員が考えやなあかん問題や。

ウチダ
ウチダ

そうだねー。

しっかりと考えないといけない問題だね…。

リュウジー
リュウジー

今日の解説はここまでや。しっかり復習するように。

ウチダ
ウチダ

はーい。

★レベルアップ(広告)

賢くなったウチダ
ウチダ
ウチダ

この調子でもっと勉強してレベルアップして……

有名大学に憧れるウチダ
リュウジー
リュウジー

そんな時は、

トウコベ

や。

ウチダ
ウチダ

リュウジー!!

トウコベ

??

トウコベ

リュウジー
リュウジー

講師が東大生のオンライン個別指導塾や!!

ウチダ
ウチダ

ええ〜!!先生が東大生ー!?

じゃあ東大生に直接教えてもらえるの?

リュウジー
リュウジー

せや。

東大生がマンツーマンで学習のサポートをしてくれる。

オンラインやからどこでも受講できる!!

ウチダ
ウチダ

でも、お高いんでしょう?

リュウジー
リュウジー

フフッ。

そうでもないねん。

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リュウジー
リュウジー

30日間の全額返金保証もあるから、合わんかったら辞めればええし、まずはお試しで始めてみるのもええかもな。

トウコベは30日間の全額返金保証
リュウジー
リュウジー

無料で勉強相談できるから、まずは聞いてみるとええわ。

\まずは無料勉強相談から/
リュウジー
リュウジー

よしよし。宣伝も済んだし満足満足。

最後に今日のまとめや。

まとめ

  • 原子力発電とは核分裂反応を利用した発電のこと
  • 原子力発電に使われる原料は、核分裂をしやすいウラン235
  • 原子力発電にはウラン235を3〜5%に濃縮したウラン燃料が使われる
  • ほぼ100%、ウラン235で構成された燃料は原子力爆弾になる
  • 原子力発電はウランで水を沸騰させて、蒸気でタービンを回して電気を作っている
  • 日本の原子力発電所では、沸騰水型原子炉(BWR)と加圧水型原子炉(PWR)が使われている
  • 原子力発電のメリット
    • 発電時にCO2を排出しない
    • 安定供給できる
    • 発電コストが安い
  • ウラン鉱石は世界各地で産出する
  • ウラン燃料は95〜97%再利用ができる
  • プルトニウムと、ウランを混ぜて「MOX燃料」を作り、そのMOX燃料を原子炉で再利用することをプルサーマルと言う
  • 原子力発電のデメリット
    • 事故に対する安全性
    • 放射性廃棄物の取り扱い
  • 放射性物質が半分になる時間を半減期という
  • 3大原発事故
    • 1979年、スリーマイル島原発事故
    • 1986年、チェルノブイリ原発事故
    • 2011年、福島第一原発事故
  • 日本では、高レベル放射性廃棄物を最終的に処分する場所がまだ決まっていない
  • 青森県六ヶ所村と茨城県東海村に高レベル放射性廃棄物を一時的に保管している
  • SDGs目標7では「エネルギーをみんなにそしてクリーンに」と掲げてる
SDGs
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★世界の子供たちへの寄付でSDGsに貢献(広告)

SDGs問題について考えるウチダ
リュウジー
リュウジー

せやったら…

チャイルド・スポンサーシップは一つの手かもな。

1日あたり150円の支援で「希望」を

ウチダ
ウチダ

チャイルド・スポンサーシップ??

リュウジー
リュウジー

チャイルド・スポンサーシップとは途上国の貧しい子供たちへ寄付支援することや。

ウチダ
ウチダ

き…寄付かー…。

大切な事だってのはわかるけど……

なんかちょっと怖いなー…。

やったことないし、あやしい団体じゃないよね…?

怪しむウチダ
リュウジー
リュウジー

……。

チャイルド・スポンサーシップを運営する「ワールド・ビジョン・ジャパン」は、東京都の認定を受けた認定NPO法人で世界中で活動しておる。

ほんで日本国内で6万人以上が支援者になっとるし、有名人の支援者もおる。

ウチダ
ウチダ

ろ、6万人!?

ほへー。

寄付内容について話すリュウジー
リュウジー
リュウジー

つまり寄付をすることによってSDGsの目標のいろんなとこに貢献できるわけや!!

ウチダ
ウチダ

なっなんと!!

SDGs目標1,2,3,4,6,10
寄付をすればいろんな分野に貢献できる
ウチダ
ウチダ

おおー…。

寄付かー…うーん…。

リュウジー
リュウジー

チャイルド・スポンサーシップのええ所は、「寄付したらそれで終わり」ちゃうくて

  • 1年に1回、子供たちの写真付き成長報告が届く
  • 子供たちと手紙のやりとりができる

などのアフターケアもあるんや。

チャイルドスポンサーのメリット
リュウジー
リュウジー

1日あたり150円、月々4500円から始められるんや。

ウチダ
ウチダ

月4500円かー…。うーん。

お母さんに聞いてみようかな…。

リュウジー
リュウジー

まあ、もちろん寄付やからお前さんがしたいと思ったらしたらええ。

寄付することがSDGsに貢献する一つの方法かもなってことだけ覚えときー。

ウチダ
ウチダ

はーい。

\詳しくはこちらから/
リュウジー
リュウジー

よしよし。宣伝も済んだし満足満足。

(デジャブ)

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