原子力空母や潜水艦の原子力駆動について

質問

軍事用では無い通常発電用としての原子力燃料に関して
詳しくは知りませんが、定期的に原子炉を停止して点検して
または燃料を交換しますよね？

その燃料交換スパンがえらく早いですが、軍事面での原子力空母や潜水艦は一度
核燃料を入れて運転すると向こう約20年間は燃料補給がいらないと言います。

え？なんでそんなにもつのだろう・・・・って思いまして
原子力は結局熱を作り出して水蒸気を作る事に関してどちらも一緒ですよね？
それなのに何故？ここまで燃料補給する時間的スパンが違うのでしょうか？

宜しくお願い致します。m(__)m

回答No.4

shibamint · ベストアンサー

基本的な思想が違うのでないかと思います。
PWRは元々空母や潜水艦に搭載することで開発されました。
安定性や密閉性(遮蔽性)としてはBWRより優れています。

商用原子炉は、熱出力を最大として運転することを前提に設計されています。
近年電気出力から熱出力運転になりましたがこれがほぼ100％運転としています。

一方軍事用は確か可変しており、そのことで燃料が長持ちする。
しかも2機以上搭載しており、基本的に壊れる(寿命)まで使用するのが前提です。
http://www.asahi-net.or.jp/~pu4i-aok/walking2/yokosuka/washingtonj.htm
日高レポートか何かでやっていたようです。

また、相違点としては軍事用は1機当りの出力が小さいため燃料の燃焼分布が
それほど大きくないといった面もあるかと思います。
商用は3～4ループですが原子炉自体が大きく燃料も多数装填されますので
どうしても燃焼が真ん中に寄ってしまい、全体の燃焼バランスが崩れて
100％運転が困難になります。
分布だけですと制御棒(部分に動く制御棒)で効率よく全体が程よく
燃焼するように制御してますが全体の出力は減少します。
燃料交換時には新品の燃料だけではなく、バランスの崩れた燃料を入れ換えて
全体的に燃えるよう配置します。

焼き鳥が小さいと、そう移動することはないと思いますが
大きいと前後左右に変えて焼かないと焼けないところができてしまうのと似ています。

説明は一部推測を含んでいますので、話半分で理解して下さいね。

お礼

基本的に設計上原理は同じなわけなんですね。
要するに容積に限りがあって、その器に入れるためには分割して小型化し
2原子炉積んでいるんですね。

確かにエネルギーの消費単位の桁が違う点かぁ～
通常発電用ならば100%MAX運転になりますもんね。

それにしても原子力動力は効率性からして20年間も燃料補給がいらない
なんて自分の車が燃料補給廃車になるまで必要ありませんなんて
想像するだけでたまりませんね。
放射能汚染事故さえなければ夢のような燃料なのに・・

色々と考えさせられました。
ありがとうございました。m(__)m

回答No.5

kumap2010

そりゃ使うエネルギー量が桁違いだからですよ。

原子力発電は１基で街１００個分とかのエネルギーを発生させてるわけで、
空母なんていくらでかいといっても街１個分にも全然満たないエネルギー消費。

例えるならガソリン１０００リットルを積んで
１日１０リットルずつ燃やすのと０．１ミリリットルずつ燃やすぐらいの差ってことです。

お礼

なるほど、そういう事でしたか？＾＾
ありがとうございました。

回答No.3

siege7898

基本的にNO,1、２の回答者様と同じなのですが、考え方として、原子炉の寿命を艦の寿命と同じにすることで原子炉の燃料補充を不要にする、という考え方で原子力空母や原潜は作られています。

お礼

ありがとうございました。m(__)m

回答No.2

jkpawapuro

一般用はだいたい７，８％、軍事用は機密でわからないのでしょうが噂では９５％とかですね。
単純に濃縮度が高い、数十年分の燃料を最初に詰め込んでるってことでしょう。

もちろん９０％超えるようなのは核爆弾に転用できるので民間用に使えるわけ無いですが、民間用の濃縮度も定期点検期間から逆算して作ってるだけですので、原理的には濃縮度をあげればもっと長い期間連続運転可能です。

お礼

ありがとうございました。m(__)m

補足

いやいや、軍事用でも一桁でしょう。それはわかります。＾＾
95%となると原子爆弾の弾頭レベルです。
動力機関には使えません。

回答No.1

trajaa

まず、その画像なんとかならんか？

商業用原子炉の燃料濃縮率(U235が占める比率)は数パーセント、高くとも一桁後半で無かったか？

対する原子力戦闘艦の原子炉に使われる燃料の濃縮率は、一般には９０％台と言われている

不純物が多い薪を焚くとすぐに燃え尽きてしまって後に灰が残るのと比較して
高純度の炭素である炭(備長炭のようなもの)は、長時間燃焼し続けかつ残灰が僅か

ザックリそんな風に考えよう。

お礼

ありがとうございました。m(__)m