令和7年度上期第三種電気主任技術者試験 電力（電気技術者試験センター）問4
電力
原子燃料サイクルに関する問題
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次の文章は，原子力発電における原子燃料サイクルに関する記述である。
天然ウランには主に質量数235 と238 の同位体があるが，原子力発電所の燃料として有用な核分裂性物質のウラン235 の割合は，全体の0.7 ％程度にすぎない。そこで，採鉱されたウラン鉱石は製錬，転換されたのち，遠心分離法などによって，ウラン235 の濃度が軽水炉での利用に適した値になるように濃縮される。その濃度は［(ア)］％程度である。さらに，その後，再転換，加工され，原子力発電所の燃料となる。
原子力発電所から取り出された使用済燃料からは，［(イ)］によってウラン，プルトニウムが分離抽出され，これらは再び燃料として使用することができる。プルトニウムはウラン238 から派生する核分裂性物質であり，ウランとプルトニウムとを混合した［(ウ)］を軽水炉の燃料として用いることをプルサーマルという。
また，軽水炉の転換比は0.6 程度であるが，高速中性子によるウラン238 のプルトニウムへの変換を利用した［(エ)］では，消費される核分裂性物質よりも多くの量の新たな核分裂性物質を得ることができる。
上記の記述中の空白箇所(ア)～(エ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
| (ア) | (イ) | (ウ) | (エ) | |
|---|---|---|---|---|
| (1) | 3～5 | 再処理 | MOX 燃料 | 高速増殖炉 |
| (2) | 3～5 | 再処理 | イエローケーキ | 高速増殖炉 |
| (3) | 3～5 | 再加工 | イエローケーキ | 新型転換炉 |
| (4) | 10～20 | 再処理 | イエローケーキ | 高速増殖炉 |
| (5) | 10～20 | 再加工 | MOX 燃料 | 新型転換炉 |
- 1(ア) 3～5 (イ) 再処理 (ウ) MOX 燃料 (エ) 高速増殖炉
- 2(ア) 3～5 (イ) 再処理 (ウ) イエローケーキ (エ) 高速増殖炉
- 3(ア) 3～5 (イ) 再加工 (ウ) イエローケーキ (エ) 新型転換炉
- 4(ア) 10～20 (イ) 再処理 (ウ) イエローケーキ (エ) 高速増殖炉
- 5(ア) 10～20 (イ) 再加工 (ウ) MOX 燃料 (エ) 新型転換炉
答えと解説
✓ これが正解1(ア) 3～5 (イ) 再処理 (ウ) MOX 燃料 (エ) 高速増殖炉
解説
3～5 ％・再処理・MOX燃料・高速増殖炉の組合せです。
原子燃料サイクルの流れを、濃縮、再処理、燃料の再利用、増殖の順に追う問です。
(ア)軽水炉の燃料は、天然ウランでは0.7 ％程度しかないウラン235の割合を、遠心分離法などで高めて使います。軽水炉で用いる濃縮度は3～5 ％程度の低濃縮ウランで、10～20 ％は軽水炉の燃料としては高すぎる値です。
(イ)使用済燃料からウランとプルトニウムを化学的に分離して取り出す工程を再処理といいます。(ウ)取り出したプルトニウムをウランと混ぜた燃料がMOX燃料（混合酸化物燃料）で、これを軽水炉で燃やすのがプルサーマルです。イエローケーキは、ウラン鉱石を製錬した段階で得られるウランの精鉱で、使用済燃料から作る燃料ではありません。
(エ)消費した核分裂性物質より多くの核分裂性物質を生み出せる原子炉は、高速中性子でウラン238をプルトニウムに変える高速増殖炉です。新型転換炉は軽水炉より転換比を高めた炉ですが、消費量を上回るほど生み出すことを目的とした炉ではありません。
したがって、3～5・再処理・MOX燃料・高速増殖炉の組合せが正解です。イエローケーキはサイクルの入口、MOX燃料は使用済燃料から戻ってくる燃料、とサイクルの中の位置で覚えると区別できます。
ほかの選択肢の解説
- 2(ア) 3～5 (イ) 再処理 (ウ) イエローケーキ (エ) 高速増殖炉：濃縮度・再処理・高速増殖炉は合っていますが、(ウ)をイエローケーキとしています。プルトニウムとウランを混ぜて軽水炉で使う燃料はMOX燃料で、イエローケーキは鉱石を製錬した段階の精鉱です。
- 3(ア) 3～5 (イ) 再加工 (ウ) イエローケーキ (エ) 新型転換炉：濃縮度だけが正しく、(イ)再加工、(ウ)イエローケーキ、(エ)新型転換炉の三つが違います。使用済燃料から分離抽出する工程は再処理、増殖の働きをもつ炉は高速増殖炉です。
- 4(ア) 10～20 (イ) 再処理 (ウ) イエローケーキ (エ) 高速増殖炉：(ア)を10～20 ％としていますが、軽水炉の燃料の濃縮度は3～5 ％程度です。さらに(ウ)もイエローケーキとしており、プルサーマルで使う混合燃料であるMOX燃料と合いません。
- 5(ア) 10～20 (イ) 再加工 (ウ) MOX 燃料 (エ) 新型転換炉：(ウ)のMOX燃料は合っていますが、濃縮度を10～20 ％、分離抽出の工程を再加工、増殖の炉を新型転換炉としており、三つの空白が違います。
出典：令和7年度上期第三種電気主任技術者試験 電力 問4（電気技術者試験センター）。1問ずつ解ける形に加工しています（B問題の共通の文と図を小問ごとに複写・図と式を問題冊子から切り出して画像で掲載・1行で書ける式を字に書き直し）。解説は当サイト独自のもので、電気技術者試験センターとは関係ありません。
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