電験三種 電力 問39：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6年度下期 問4）。正答は(4)です。

これは数値計算問題です。①問題文の条件を整理②公式を選択③単位確認④代入計算⑤選択肢と照合の順で解く。

【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(4)の根拠】3 200——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6年度下期 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】

1 g のウラン235 が核分裂し，0.09 ％の質量欠損が生じたとき，発生するエネ ルギーを石炭に換算した値[kg]として，最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。…

【解法ステップ】

① 問題文の数値・条件を整理（単位に注意）

② 適用する公式を選択

③ 単位をSI系に統一して代入

④ 計算結果を選択肢と照合（最も近い値を選ぶ）

【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(4)根拠】

「3 200」——上記の原理・公式を適用すると正答は(4)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6年度下期 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(4)「3 200」。

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(4)「3 200」について：

この選択肢が正解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6年度下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。