東日本巨大地震で被災した東京電力福島第一原子力発電所の事故では、大量の放射性物質の放出が続き、市民生活や経済面への影響は避けられない状況だ。
一方で原発は日本の総発電量の約３割を支え、現代生活を維持するには欠かせない。原子力とどう向き合ったら良いかを伝える。まず、原発とはなにか、仕組みや開発の経緯から見てみよう。
核の熱 蒸気タービン回す
そもそも原発は、どうやって電力を生み出しているのだろうか。
■大量の水を沸騰
やかんに、半分ほど水を入れて火にかけてみよう。しばらくすると水が沸騰し、注ぎ口からは勢いよく蒸気が噴き出してくる。
東京電力福島第一原発にある沸騰水型の「原子炉圧力容器」は、例えるならば大きなやかんだ。
厚さ１３～３０センチの鋼鉄製で、重さは動物園でおなじみのインド象なら約１００頭分、約５００トンに相当する。
高さ約２０メートル、幅６メートルのやかんが大量の水を沸かし、圧力容器内に収まりきらなくなった高圧の蒸気を次々に外に押し出す。蒸気は配管を通って、大きな羽根車（タービン）を回して発電機を動かす。
タービンは、原子炉の入った建物に隣接する「タービン建屋」のコンクリートの床に置かれている。建屋は４階建てくらいの体育館のような空間だが、地下に「復水器」と呼ばれる蒸気を水に戻す装置が埋め込まれている。
復水器にはパイプが張り巡らされ、海から取水した冷たい海水がパイプを通っている。タービンを回した蒸気は、復水器で冷やされて水になり、また原子炉圧力容器“やかん”に戻って循環する。蒸気をさまして少し温まった海水は、パイプから海に戻るという仕組みだ。
■巨大エネルギー
火力発電と同じ構造だが、熱源は核物質のウランだ。
１兆分の１センチというウランの原子核は、中性子がぶつかると割れる。核分裂といい、その際にエネルギーが放出されて熱に変わる。これを利用している。
１グラムのウランが核分裂すると、２００リットルの風呂を４１００回も沸かす熱量が得られる。石炭なら３トン、石油では２０００リットルにも相当する膨大なエネルギーだ。
ウランは合金の筒に入れて、圧力容器内の水に漬ける。焼き石を入れて鍋を沸騰させる磯料理のように、熱源がやかんの水の中にあるイメージだろう。
圧力容器が頑丈な構造なのは、７０気圧もの蒸気の圧力に耐え、核分裂で生まれる放射性物質のヨウ素やセシウムなど人体に有害な物質を閉じ込めるためだ。その圧力容器は、フラスコに似た鋼鉄製の格納容器に収まっている。
格納容器も、高さ３０メートル、最大幅２０メートルの巨大な装置だ。加えて、分厚いコンクリートの建屋が格納容器を覆う。放射性物質の漏出には、何重もの壁が立ちふさがるはずだった。
■「海沿い」必須
原子力発電所は広い敷地にある。福島第一原発の場合は、敷地面積３５０万平方メートル、東京ドーム７５個分。これも異常事態に備え、市街地にまで放射能の影響を及ぼさないためだ。
日本には５４基の原発があるが、安全性への懸念から建設地は限られている。
福島第一原発がある福島県の太平洋沿岸「浜通り」に１０基、福井県の若狭湾には１３基が集中しているが、海沿いの立地は、タービンを回した水蒸気を水に戻すために大量の冷水が必要、という事情があるからだ。
日本には、やかんに例えた沸騰水型原子炉のほか、炉内の圧力を高め、高温の水を媒介して蒸気を発生させる「圧力鍋」のような加圧水型原子炉もある。
国内では、東京電力などが採用する沸騰水型が３０基と多いが、海外では関西電力などが稼働させている加圧水型が主流になっている。
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