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風力とか太陽光とか水力とかはわかるんですけど
原子力発電は何をどうして原子を力に変えて発電しているんですか?

A 回答 (10件)

No.6の回答者です。

一言でいうと、ウラン原子の核分裂で「質量欠損」が起きて、その欠損分が「E=mc2」に従ってエネルギーとなるわけです。

前回回答で「それは普通の化学反応では起こりません」と書きましたが、厳密にいうと普通の化学反応でも質量欠損は起きます。ただし、その欠損があまりにも微量なので、光速度の2乗をかけてもエネルギーは微量です。ウランの核分裂の時とは大違いです。
そこで、「起こりません」と言っといた方が、話も短くて済むことだし、高校の先生などでもそう説明する人がいます。私は先生じゃありませんが、ひとまずそう説明しました。

また、前回回答で「物質が消滅して」と書きましたが、実は消滅しません。私はウソを書いたってこと?
しかし、(ご質問者も私も含めた)一般人は、「質量とは、物質そのものの量のこと」と習いますよね。その知識から考えると、「質量欠損とは、物質(の一部)が消滅すること」とイメージされるわけです。消滅しないなら、物質そのものの量は減りようがないと。
ところが、物質が消滅しなくても物質の量は欠損するのです。なぜなら、前述した「物質そのもの」がクセモノであって、物質とは、粒子の合計だけでなく、それら粒子の結合エネルギーも総合計したものだからです。質量には、粒子の量だけでなく結合エネルギーも算入されているわけです。
発電所でウランが核分裂したとき、この結合エネルギーが解放され、それがお湯を沸かします。

以上、話が長いうえに、何言ってるか分かりにくいでしょ? 私も分かってないのかも。このように独特の難しさがあるため、ご質問者も「何をどうして原子を力に変えて」と謎に思ったのだと思います。
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そもそも原子力とは?


原子力はこの世のすべてのものを作る世界一と言っていいほどちっせえ玉を玉の塊にぶつけてそれでぶち壊れるときのバチクソデケえエネルギーのことまたはそれをすっごい兵器とかに利用することですね
先程のバチクソデケえエネルギーはふつう出会うことのないくらいでかくてこれをうまいぐわいにすれば発電できるんじゃね?・・・これを実現したのが原子力発電です
まず例のちっせえ玉をぶつけます、これを繰り返し(臨界)そうしてバチクソデケえのを作って置きます(燃料は必要)
これのエネルギーで水を水蒸気にします
それをバカでけえタービン(発電機)にぶち当てて回して発電します。
が、このままじゃ永遠に臨界により燃料が溶けます
この燃料は放射線物質であり、簡単に言えば危険なものです
これが溶けるとバカ熱くなり、原子炉をぶち破って危険なものが出てしまう(炉心溶融)から間に玉をいい感じに吸収する都合のいい棒(制御棒)を入れます。これが原子力発電・・・
分かりづらいならwikiで調べてね
因みに今日本にある稼働している原子炉は57基程です
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水力発電は、水の運動エネルギーを


利用して、タービンを回して
発電します。

火力発電は、石油や石炭を燃やし
蒸気を作り、それでタービンを回して
発電します。

原子力発電は、核分裂に伴うエネルギー
を利用して、蒸気を作り、それで
タービンを回し発電します。
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発電のしくみ


電気は発電機によってつくられます。
発電機には、磁石とコイルが入っています。
コイルの中で磁石を回すと、電気が発生します。
例えば、火力発電の場合、石炭・石油・液化天然ガスなどを燃やした熱で水を沸騰させて蒸気を作ります。
その蒸気の力によって、タービンと呼ばれる大きな羽を回すことで、これにつながっている発電機を動かします。
発電機の中のコイルと磁石によって電気を生み出すという仕組みになっています。

https://www.tepco.co.jp/electricity/mechanism_an …

原子力も同様で、核分裂が起きると大きなエネルギーが発生します。
そのエネルギーの大半は熱で、原子炉の冷却もかねて周りには水を循環させています。
その水が沸騰してお湯になり蒸気がタービンを回せるのです。
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アインシュタインは1905年に特殊相対性理論を発表しました。

そこから導かれる結論の一つとして、1907年に「E=mc2」という方程式を発表します。これは質量とエネルギーの等価性を表していました。Eはエネルギー、mは質量、cは光速度でc2は光速度の2乗です。
たとえ文系の人でも、中学理科で「質量保存の法則」を学ばれたと思います。でもそれは18世紀の化学理論なの。20世紀のアインシュタインは、質量が保存されず物質が消滅してエネルギーに変わることを、理論的に唱えたの。光速度の2乗は巨大な数で、それを掛け算するのですから、ばく大なエネルギーが生まれます。

それは普通の化学反応では起こりませんが、ウラン原子の核分裂などの時には起こります。そのばく大なエネルギーでお湯を沸かして、ものすごい水蒸気の勢いでタービンを回して発電します。原子力発電を発明したのはアメリカです。

そしてアメリカ直輸入で作られたのが福島第一原発です。当時まだ日本は原子力の技術が足りなかったので、アメリカさんが設計したのを、そのままです。
運転開始から40年後、2011年の大震災の津波で水浸しになって、電源を喪失し冷却水を循環させられなくなって、高熱で水蒸気爆発してぶっ壊れて、大惨事になったのはご存知の通りです。
湯川秀樹などは、日本が原子力の知識をたくわえた後で原発を、国産技術で、と言ってたのですが、政界財界が押し切って、初期の日本の原発は借り物技術でした。結局、大津波という日本の特殊事情に対処できない設計だったことになります。
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燃料であるウランが核分裂したときに発生する熱で水を蒸気に変えて、タービンを回して発電するんです。



火力発電は、燃料を燃やした時の熱で水を蒸気に変えて、タービンを回して発電しています。

発電部分は火力発電機と同じ原理です。
火力発電所の「熱」を得る仕組みが異なると思ってください。
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火力発電と理屈は同じ


蒸気でタービンを回す
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原子力発電には燃料にウランを使います。

ウランは中性子を当てると核分裂を起こします。核分裂を起こしやすい物質がウランなので、これを使うわけです。中性子はどうやって作り出すかを説明すると長いので、省きます。

ウランが核分裂を起こすと大量の熱が出ます。そういうものなんです。その熱で水を沸かして水蒸気を作り、その水蒸気でタービンを回し、その力で発電機を動かして電気を起こしています。

蒸気機関車は石炭などを燃やして水蒸気を作り、それでピストンを動かす力にしていますが、原子力発電はウランを(ある意味で)燃やして水蒸気を作り、それで発電機を動かす力にしているわけです。

なお、ウラン1グラムは石油 1.8トンのエネルギー量に相当します。
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詳細は、ネット検索で。


基本的には、核爆弾の応用で、ウランなどの質量が大きいために不安定な物質の核反応を利用して熱を蒸気に変えて、蒸気でタービンを回して発電をする。
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核分裂での熱エネルギーでボイラーで蒸気を発生させ、タービンを回して発電する。

つまり、火力発電所の燃料代わりに核分裂を利用することです。
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