原子力学

原子炉の燃料棒が最後まで壊れないために


宇埜正美 先生

福井大学 工学部 機械・システム工学科 原子力安全工学コース/工学研究科 原子力・エネルギー安全工学専攻/国際原子力工学研究所

どんなことを研究していますか?

原子力発電所の原子炉の燃料は、二酸化ウランを使っています。二酸化ウランは、ペレットと呼ばれる直径1cm、高さ1cmのほどの円柱状に焼き固められたあと、ジルコニウム合金の被覆管と呼ばれるさやに1本あたり400個ほど詰められます。これが事故の報道でよく耳にした燃料棒です。燃料ペレット1個分のエネルギー量は、一家庭の6~8か月分の電力量にあたると言われます。被覆管(燃料棒)は数十~二百数十本ずつ直方体に束ねられ、燃料集合体にします。それが炉心に挿入され、原子力発電所は運転を始めます。

水素爆発につながらない水素を発生しない燃料を

image

私の専門の核燃料工学では、核燃料を含む被覆管が原子炉運転中にどのような変化をするか材料科学的に評価、予測し、燃料の寿命まで被覆管が壊れて、燃料がもれないようにすることが目的です。私はとりわけ、より長寿命まで壊れない新しい燃料を開発する研究をしてきました。その結果、ウラン資源を節約し、廃棄物を減らすことができます。また最近では、福島第一原子力発電所の中で溶けた燃料を取り出すために、燃料や被覆管が高温で溶けたらどうなるかといった研究、さらには、事故が起こったとしても、水素爆発の原因となる水素を発生しない新しい燃料の研究を行っています。

image

研究室の様子

学生はどんなところに就職?

一般的な傾向は?
  • ●主な業種は→核燃料工場、核燃料検査会社、国立研究機関
  • ●主な職種は→研究員、検査技師
  • ●業務の特徴は→特殊な施設で核燃料や放射性物質を遠隔で操作することがあります。
分野はどう活かされる?

核燃料の開発・検査会社で、ウランを見、聞き、触った経験を活かして、原子力発電所で使用した燃料の検査などを行っています。

先生から、ひとこと

原子力は複合領域なので、福井大学では、燃料の健全性に関わる核燃料工学だけでなく、構造材の健全性の原子炉材料学、中性子の数を把握する炉物理、熱の取り出しのための熱水力学、放射線と物質や人体との相互作用の放射線化学・生物学、その他廃止措置工学、原子力防災、耐地震・津波などを研究・教育しています。高校で物理、化学、数学、生物、地学のどれか1つでも好きだった高校生も、大学で原子力以外を学んだ大学生も、これから原子力を学ぶことが可能です。

先生の学部・学科はどんなとこ

原子力は複合領域で、様々な分野の学問から成り立っています。その中でも福井大学では、福井県嶺南にある企業や研究機関と連携し、その様々な施設を活用しながら、核燃料を始めとする従来の原子力工学に加え、耐震・耐津波、防災、廃止措置等、地域に根ざしたより安全な原子力システムの構築を目指した研究・教育を行っています。

先生の研究に挑戦しよう

核燃料工学に関するテーマを取り上げるのは困難かと思いますが、エネルギー・資源・環境問題や、放射線の正しい知識と取り扱い技術について、調べたり考察したりするのはよいかと思います。

興味がわいたら~先生おすすめ本

原子力のいまと明日

日本原子力学会:編

福島第一原子力発電所の事故とその後の廃炉や原子力の安全性向上に向けた取り組みをわかりやすく解説している。また、放射線の人体への影響、今後の我が国のエネルギー事情や原子力科学技術と人材育成についても触れている。 (丸善出版)


考証福島原子力事故 炉心溶融・水素爆発はどう起こったか

石川迪夫

複雑な原子力システムである原子力発電の仕組みがわかる。また、福島第一原子力発電所事故の様子が詳細に描かれており、事故の時にどのようにふるまうべきかについても触れている。中でも、事故の際に核燃料がどうなるかを詳しく解説している。 (日本電気協会新聞部)


原子力がひらく世紀

日本原子力学会:編

20世紀に入り大きな発展を遂げた原子物理、原子科学の分野。歴史的には不幸な結果をもたらしたものもあるが、一方でエネルギー源として原子力発電や、工業、医療などの分野で重要な発展と位置づけを見出されている。原子力はうまく扱えば決して危険ではないことが、この本を読めばわかるだろう。 (日本原子力学会)


図解雑学 原子力

竹田敏一

原子力について、分かりやすく解説しているので、高校生でも十分に理解ができるだろう。内容は、原子の構造から原子核反応のしくみ、放射線・放射能、原子力発電のしくみなど、基礎知識から応用的な発展形まで、図解を中心に記述がされている。 (ナツメ社)


本コーナーは、中高生と、大学での学問・研究活動との間の橋渡しになれるよう、経済産業省の大学・産学連携、および内閣府/総合科学技術・イノベーション会議の調査事業の一環としても、学校法人河合塾により、企画・制作・運営されています。
各先生の所属など、掲載されている大学(学部・学科ほか)の名称は、2020年1月段階の調べによります。実際の進路選択等に際しては、各大学のHP等で改めてご確認ください。

みらいぶっくへ ようこそ ふとした本との出会いやあなたの関心から学問・大学をみつけるサイトです。
TOPページへ