電験三種 令和7年度上期 電力 問4｜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。

天然ウラン中のウラン235濃度0.7%を軽水炉用に(ｱ)3～5%まで濃縮します。使用済燃料からウラン・プルトニウムを取り出す工程を(ｲ)再処理といい、取り出したプルトニウムとウランを混合した(ｳ)MOX燃料を軽水炉で使うのがプルサーマルです。消費量より多くの核分裂性物質を生み出す原子炉を(ｴ)高速増殖炉といいます。よって正答は(1)「3～5 再処理 MOX燃料 高速増殖炉」です。

【原子燃料サイクルの空欄補充の解き方】（令和7年度上期 問4）

(ｱ) 天然ウランのウラン235濃度0.7%では軽水炉の燃料として不十分なため、遠心分離法などで「3～5%」程度まで濃縮する。「10～20」は軽水炉用の低濃縮ウランとしては高すぎる。

(ｲ) 使用済燃料からウラン・プルトニウムを分離抽出する工程は「再処理」。「再加工」は分離抽出を表す用語ではない。

(ｳ) 再処理で取り出したプルトニウムとウランを混合した燃料は「MOX燃料」（Mixed OXide）。これを軽水炉で用いることをプルサーマルという。

(ｴ) 軽水炉の転換比0.6程度に対し、消費した核分裂性物質より多くを生成できる原子炉が「高速増殖炉」。

組合せは「3～5・再処理・MOX燃料・高速増殖炉」で正答は(1)。「イエローケーキ」はウラン精鉱、「新型転換炉」は転換比が1未満で増殖はしない別方式で、誤りの選択肢を構成する。

【核燃料サイクルの流れと出題の着眼点】（令和7年度上期 問4）

核燃料サイクルは「採鉱→製錬→転換→濃縮→再転換・加工→発電（軽水炉）→再処理→MOX燃料化→プルサーマル」という流れをたどる。本問はこのサイクル上の各段階の名称を問う空欄補充で、似た用語（再処理/再加工、濃縮度の数値、プルトニウム燃料の名称、原子炉の種類）を取り違えさせる作りになっている。

濃縮度3～5%は軽水炉（BWR・PWR）向けの「低濃縮ウラン」の範囲であり、選択肢の「10～20」は軽水炉燃料の値ではない。なお「イエローケーキ」は製錬で得られるウラン精鉱で、サイクルの上流（濃縮より前）の中間製品である。再処理により使用済燃料からウラン・プルトニウムを分離抽出し、プルトニウムは単独では軽水炉燃料にできないため、ウランと混合してMOX燃料とする。これを通常のウラン燃料と並行して軽水炉で使う運用がプルサーマルである。

高速増殖炉は高速中性子によってウラン238をプルトニウム239へ変換する反応を利用し、消費した核分裂性物質量より多くの新燃料を生成できる（増殖比1超）点が軽水炉（転換比0.6程度）との最大の違いである。日本では「もんじゅ」が高速増殖炉の原型炉として建設されたが、2016年に廃止が決定された。選択肢の「新型転換炉」は重水減速・軽水冷却の炉で（原型炉「ふげん」はMOX燃料を使用）、転換比は1未満で増殖はしないため、高速増殖炉とは異なる概念として区別する必要がある。