電験三種 令和7年度下期 電力 問4｜発電（原子力発電）

電験三種「電力」発電（原子力）分野の正誤問題（令和7年度下期 問4）。正答は(1)です。

高速増殖炉では，ウラン238は「速度の速い（高速の）」中性子を吸収してプルトニウム239に変わります（これは核分裂ではなく中性子を取り込む反応です）。(1)は「速度の遅い熱中性子を吸収して核分裂を起こし」としていますが，高速増殖炉の名の通り高速中性子を利用する点，また起こるのは核分裂ではなく中性子捕獲である点の両方で誤りです。よって正答は(1)です。

日本で検討されている新型炉に関する正誤問題（令和7年度下期 問4）。選択肢を順に検討する。

(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」という記述は誤り。高速増殖炉はその名の通り減速材を用いず「高速」中性子をそのまま利用する炉であり，ウラン238は高速中性子を吸収（中性子捕獲）したのち2回のベータ崩壊を経てプルトニウム239に変わる。これは核分裂ではなく中性子捕獲反応であり，また利用する中性子も熱中性子ではなく高速中性子である点が誤り。

(2) 高速増殖炉は，燃料として使ったプルトニウム239より多くのプルトニウム239を炉内で新たに生成できる（増殖比が1を超える）ことが特徴。正しい。

(3) 高温ガス炉は，化学的に不活性なヘリウムガスを冷却材，黒鉛を減速材として用い，900℃を超える高温の熱を取り出せる炉型である。正しい。

(4) 核融合炉は，ウランなどの重い原子核の核分裂ではなく，水素やヘリウムなど軽い原子核どうしの核融合反応を利用する。正しい。

(5) 核融合炉（磁場閉じ込め方式）では，プラズマ状態にした重水素などの原子核をきわめて高速で衝突させ，核融合反応を起こす。正しい。

以上より誤っているのは(1)で，正答は(1)。

本問は電験三種「電力」科目の発電分野から，日本で研究・検討が進む新型炉（高速増殖炉・高温ガス炉・核融合炉）の基本原理を問う正誤問題（令和7年度下期 問4）。

【高速増殖炉とプルトニウム生成の仕組み】

軽水炉（現行の商用炉の主流）は，減速材（軽水）で中性子の速度を落とした熱中性子を利用してウラン235の核分裂連鎖反応を維持する。これに対し高速増殖炉（FBR）は，減速材を用いずに核分裂で生じた高速（高エネルギー）の中性子をそのまま利用する炉型である。炉心の周囲に配置された親物質であるウラン238は，この高速中性子を吸収（中性子捕獲）してウラン239となり，2回のベータ崩壊（ウラン239→ネプツニウム239→プルトニウム239）を経て核分裂性のプルトニウム239に転換される。この転換反応は中性子を吸収するだけの「捕獲反応」であって，ウラン238自体が核分裂を起こすわけではない。(1)はこの転換反応を「速度の遅い熱中性子を吸収して核分裂を起こし」と記述しており，利用する中性子の種類（高速中性子であるべきところを熱中性子と誤記）と反応の種類（核分裂ではなく中性子捕獲であるべきところを核分裂と誤記）の二重の誤りを含んでいる。

【増殖の原理（(2)が対応）】

高速増殖炉では，燃料であるプルトニウム239が核分裂する際に平均して2〜3個の高速中性子が放出される。このうち1個は次の核分裂を維持するために使われ，残りの中性子の一部が炉心周囲のウラン238に吸収されて新たなプルトニウム239を生成する。適切に設計すれば，消費したプルトニウムより多くのプルトニウムを生成できる（増殖比>1）ため「増殖炉」と呼ばれ，ウラン資源の利用効率を飛躍的に高める技術として研究が続けられている。

【高温ガス炉・核融合炉の特徴（(3)(4)(5)が対応）】

高温ガス炉は，化学的に安定なヘリウムガスを冷却材，黒鉛を減速材に用いることで，炉心を900℃を超える高温まで安全に運転でき，発電だけでなく水素製造などの産業熱利用にも応用が検討されている。核融合炉は，核分裂（重い原子核が分裂する反応）とは逆に，水素の同位体である重水素・三重水素のような軽い原子核どうしを超高温のプラズマ状態にして高速で衝突・融合させ，莫大なエネルギーを取り出す技術であり，国際的なITER計画などで研究開発が進められている。

【出題のねらい】

本問は，新型炉それぞれの「使う中性子の種類（熱中性子か高速中性子か）」「起こる核反応の種類（核分裂か中性子捕獲か融合か）」を正確に区別できているかを問う構成になっており，用語が似ていても物理的に異なる現象を混同させる典型的な引っ掛けパターンである。特に(1)は，軽水炉の「熱中性子でウラン235が核分裂する」という知識を高速増殖炉のウラン238に当てはめさせる作りになっており，「高速」という炉の名前と「転換＝中性子捕獲」の二点を確認すれば誤りと判断できる。