電験三種 電力 問11：発電（原子力発電）

電験三種「電力」の「発電（原子力発電）」に関する問題（令和7年度上期 問4）。正答は(1)です。

これは正誤判断問題です。各選択肢を公式・定義・法則に照らして正誤を判定。「誤っているもの」を選ぶ問題では、正しい選択肢を消去法で除外する。

【基本公式・定義】E=mc²（核分裂エネルギー）。ウラン235：1核分裂≈200MeV=3.2×10⁻¹¹J。軽水炉濃縮度3〜5%

【正答(1)の根拠】高速増殖炉では，ウラン238 が速度の遅い熱中性子を吸収して核分裂を起こ し，プルトニウム239 に転換される。——軽水炉は低濃縮ウラン（3〜5%）を燃料とし、冷却材と減速材に軽水を使用。BWR（沸騰水型）は炉心で蒸気を直接発生、PWR（加圧水型）は一次冷却水を加圧し二次系で蒸気を発生。制御棒（中性子吸収体）で核分裂速度を制御。熱効率は約33〜35%（軽水の物性限界により汽力より低い）。

電験三種は各科目60点以上で合格（科目合格制・3年以内に4科目合格で免状交付）。「発電（原子力発電）」は電力科目の頻出論点で確実に押さえましょう。

【発電（原子力発電）の解法と要点】（令和7年度上期 問4）

【基本公式・定義】

E=mc²（核分裂エネルギー）。ウラン235：1核分裂≈200MeV=3.2×10⁻¹¹J。軽水炉濃縮度3〜5%

【問題本文の概要】

日本において将来に向けた検討がなされている新型炉に関する記述として， 誤っているものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。…

【解法ステップ】

① 各選択肢を定義・公式・法則に照らして評価

② 明らかに正しい選択肢から消去

③ 紛らわしい選択肢は具体的な数値や原理で検証

④ 「誤っているもの」の設問では残った一つが正答

【核心知識】

核燃料サイクル：採鉱→製錬→転換→濃縮→燃料加工→発電→再処理→MOX燃料化。プルトニウム239はウラン238が中性子吸収で生成（親物質）。高速増殖炉（FBR）：高速中性子でPu消費分以上のPuを生成（増殖比>1）。高温ガス炉：ヘリウム冷却・黒鉛減速・900℃超の超高温で水素製造も可能。ドップラー効果：燃料温度上昇→共鳴吸収増加→反応度低下（固有の安全性）。

【正答(1)根拠】

「高速増殖炉では，ウラン238 が速度の遅い熱中性子を吸収して核分裂を起こ し，プルトニウム239 に転換される。」——上記の原理・公式を適用すると正答は(1)と確定できる。他の選択肢はいずれも定義の正確な記述であり、誤りを含まない（または計算値が一致しない）。

【出題傾向】

「発電（原子力発電）」は電験三種A問題の頻出論点。公式の暗記だけでなく物理的意味の理解が合否を分ける。

【発電（原子力発電）の深層解析と電験三種合格戦略】（令和7年度上期 問4）

【核心論点と正答根拠】

本問は電験三種「電力」科目の「発電（原子力発電）」を問う。正答(1)「高速増殖炉では，ウラン238 が速度の遅い熱中性子を吸収して核分裂を起こ し，プルトニウム239 に転換される。」。

電験三種：第三種電気主任技術者試験（国家試験・経済産業大臣指定）。4科目各60点以上→免状交付→50kV未満・最大5000kW未満の事業用電気工作物の保安監督権限を有する。

【発電（原子力発電）の基本理論（電験三種レベル）】

【公式】E=mc²（核分裂エネルギー）。ウラン235：1核分裂≈200MeV=3.2×10⁻¹¹J。軽水炉濃縮度3〜5%

【基礎知識】軽水炉は低濃縮ウラン（3〜5%）を燃料とし、冷却材と減速材に軽水を使用。BWR（沸騰水型）は炉心で蒸気を直接発生、PWR（加圧水型）は一次冷却水を加圧し二次系で蒸気を発生。制御棒（中性子吸収体）で核分裂速度を制御。熱効率は約33〜35%（軽水の物性限界により汽力より低い）。

【応用・計算テクニック】核燃料サイクル：採鉱→製錬→転換→濃縮→燃料加工→発電→再処理→MOX燃料化。プルトニウム239はウラン238が中性子吸収で生成（親物質）。高速増殖炉（FBR）：高速中性子でPu消費分以上のPuを生成（増殖比>1）。高温ガス炉：ヘリウム冷却・黒鉛減速・900℃超の超高温で水素製造も可能。ドップラー効果：燃料温度上昇→共鳴吸収増加→反応度低下（固有の安全性）。

【正答選択肢の詳細検討】

正答(1)「高速増殖炉では，ウラン238 が速度の遅い熱中性子を吸収して核分裂を起こ し，プルトニウム239 に転換される。」について：

この選択肢が誤りである理由を論点ベースで説明すると——SMR（小型モジュール炉）：出力300MW以下・工場製作・建設期間短縮→英米で2030年代商業化目標。溶融塩炉（MSR）：液体燃料使用・高温低圧・燃料溶解事故不在のパッシブセーフ。核融合炉（ITER）：重水素-三重水素反応・プラズマ閉じ込め

他の選択肢との区別：問題文の数値・定義・物理的メカニズムを正確に把握することで正答を確定できる。

【電験三種A問題対策】

A問題（14問×5点=70点）で高得点を取ることが合格の鍵。「発電（原子力発電）」は複数年度にわたり出題される重要論点。本問の令和7年度上期以外にも過去問を横断学習することで出題パターンを掴む。

【最新技術動向と上位資格への接続】

SMR（小型モジュール炉）：出力300MW以下・工場製作・建設期間短縮→英米で2030年代商業化目標。溶融塩炉（MSR）：液体燃料使用・高温低圧・燃料溶解事故不在のパッシブセーフ。核融合炉（ITER）：重水素-三重水素反応・プラズマ閉じ込め→2025年実験開始・商業炉は2050年代以降。ウラン235の質量欠損計算：1gのU235≈4.286×10²¹個の原子→核分裂エネルギーは石炭換算で約3200倍。電験二種では核反応式・臨界条件・安全規制が出題。

【電験二種・電験一種・実務への展開】

電験三種→電験二種（二次試験あり・170kV未満設備の保安監督）→電験一種（電圧制限なし）の体系。電験二種の「電力」二次試験では「発電（原子力発電）」の論点がさらに深く問われ、証明・設計・保護協調計算まで要求される。実務では電気主任技術者として本問の知識を活かした定期点検・保安規程策定・事故原因分析・設備更新計画が求められる。