令和6年度下期電力問4

原子力発電の基礎（濃縮度・放射能・熱中性子による核分裂・連鎖反応・減速材）（誤りを1つ選ぶ）

電力A問題配点 5点

出典：一般財団法人電気技術者試験センター令和6年度下期第三種電気主任技術者試験電力科目問題（問題文・選択肢は改変せず、公開PDFの該当ページをそのまま掲載しています）

正解

(1)

正解の出典：同センターが公表している解答

解説

原子力発電の用語の定義を正確に覚えているかを問う問題。

(1)が誤り。軽水炉の燃料は、核分裂しやすいウラン235の割合を天然の約0.7%から3〜5%程度まで高めたもので、これは「低濃縮ウラン」と呼ぶ。高濃縮ウランは濃縮度20%以上のものを指し、一般の原子力発電所の燃料ではない。

ほかは正しい。(2) 放射線を出す能力が放射能、放射能をもつ物質が放射性物質。「放射線」「放射能」「放射性物質」は区別して使う。(3) ウラン235は、エネルギーの低い遅い中性子（熱中性子）を当てたときに核分裂しやすい。(4) 1回の核分裂で2〜3個の中性子が出て、そのうち1個以上が次の核分裂を起こし続ける状態が連鎖反応。(5) 核分裂で生まれた中性子は高速なので、減速材（軽水炉では水）とぶつけてエネルギーを奪い、熱中性子にする。

正解は(1)。

落とし穴は、「濃縮した」という言葉から高濃縮と思い込むこと。発電用は濃縮しても数%で、ここで覚える数値は「低濃縮・3〜5%」。

選択肢ごとの理由

(1)これが誤り。2〜4%程度に濃縮したウランは「低濃縮ウラン」。高濃縮ウランは濃縮度20%以上のもの。
(2)正しい記述。放射線を出す能力が放射能、放射能をもつ物質が放射性物質。
(3)正しい記述。ウラン235は低速の熱中性子を吸収すると核分裂を起こしやすい。
(4)正しい記述。核分裂で生じた中性子が次の核分裂を起こし、反応が続いていく現象が連鎖反応。
(5)正しい記述。減速材は高速中性子と衝突してエネルギーを奪い、核分裂を起こしやすい熱中性子にする。

この論点は、データセンターの現場でこう出てくる

(3)(5)に出てくる「熱中性子」は、データセンターのサーバの中でも問題を起こしている。宇宙線が大気とぶつかってできた中性子は地上にも降り注いでおり、これが半導体に当たるとメモリのビットが反転することがある。これを「ソフトエラー」と呼ぶ。特に熱中性子は、半導体の材料に含まれるホウ素10と反応してα線を出し、近くのトランジスタの電荷を乱す。 DCには数万台規模のサーバが並ぶので、1台あたりでは珍しい現象でも、全体では日常的に起きる。サーバ用のメモリが誤り訂正機能（ECC）付きを標準にしているのはこのためで、「訂正できたエラーの件数」を監視して、増えてきたメモリを予防的に交換する運用が行われている。もう一つは電源の調達。生成AIの普及でDCの電力需要が急増し、海外では大手IT企業が原子力発電所と長期の電力購入契約を結んだり、小型モジュール炉（SMR）への投資を発表したりしている。24時間一定の電気を、CO₂を出さずに大量に使いたいというDCの事情が、原子力と結びつき始めている。

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