東京電力ホールディングス・柏崎刈羽原子力発電所における1〜7号機の現況と5つの最新ITシステムの展開

原子力発電所の発電の仕組み

〔1〕発電の仕組み：水（蒸気の流れ）と電気の流れ

図3は、柏崎刈羽原子力発電所におけるBWR（Boiling Water Reactor、沸騰水型原子炉）を用いた発電の仕組みである。

図3に示すように、①原子炉で発生した蒸気は、②タービン発電機に送られて、蒸気タービン（高圧・低圧タービン）の羽根に吹きつけられ、この蒸気タービンと直結された発電機を回転させて電気を発電する。③蒸気タービンを回した蒸気は復水器（海水から汲み上げられた冷却水による冷却装置）で水に戻され、さらに④給水ポンプで原子炉に戻されて再利用される。

また、①発電機で発電された1万9,000Vの電気は、②変圧器で50万Vに昇圧され、③50万V開閉所^注2を経て、④新新潟幹線と南新潟幹線の2つの50万Vの送電線を経由して、関東各地に送電される。

また、電源喪失などに備えた非常用ディーゼル発電機をはじめ、非常用冷却ポンプや、使用済燃料プールなども設置されている。

写真2に、検査中の6号機の燃料棒などを格納する原子炉圧力容器（ABWR）と使用済燃料プールを示す。

また、表2に、6号機の原子炉設備の主な概要を示す。

写真3に7号機のタービンおよび発電機（ABWR、135.6万kW）の外観を示すが、右側の四角い箱は、7号機（GE製）の高圧蒸気タービンの外観である。

〔2〕1個のウランペレットで一般家庭8カ月分の電気を発電

写真2に示す原子炉6号機の原子炉圧力容器（約70気圧）には、図4に示すように、高さ約4.5m、外径11mm（厚さ約0.7mm）の1本の燃料棒の被覆管（厚さ約0.7mmのジルコニウム合金）の中に、（たばこのフィルタのような）直径約10mm×高さ約10mmの円筒状のウランペレット（二酸化ウラン）が約350個充填されている。

これが燃料集合体（幅約14㎝、高さ約4.5m）の単位（9×9）に束ねられ、6号機および7号機（各出力135．6万kW）では、それぞれ合計872本（制御棒205本）が使用されている。

1個の小さなウランペレットでは、一般家庭の8カ月分程度の電気を発電できる^注3。

この燃料棒に中性子を当て、ウランペレットを燃焼させ発電用の蒸気をつくる。燃焼時のペレットの中心部は約1600℃で燃え、その表面は水（蒸気）が約300℃（蒸気温度：287℃）で流れ、蒸気を発生させ、タービンに送られる。すなわち、厚さ約0.7mmのジルコニウム合金の内側は約1600℃、表面は約300℃と、実に約0.7mmの厚さで約1200℃（＝1600℃−300℃）の温度勾配になっているのである。

▼ 注2
50万V開閉所：ガス絶縁開閉器。送電線の事故時などに、消費者に影響を与えないように電路を開閉するスイッチ。

▼ 注3
1個のウランペレット：一般家庭の消費電力が平均300kWh/月であるとすると、1個のウランペレットで2,500kWhの電気ができるので、一般家庭の8カ月分の電気を作ることができる。