【核エネルギー編お婆ちゃんでもわかるよねシリーズ5】ウランって何？聞いたことあるけど全然知らない・・🌠🎁
🌟 ウランの世界：原子力の源泉
🪨 ウランとは何か
ウランは、私たちの地球上に天然に存在する重い金属元素です。約46億年前、地球が誕生したころにできたと考えられています。銀白色で鉄よりも重く、とても硬い性質を持っています。
ウランは地球の歴史とともに存在してきました。地殻中に広く分布していますが、その濃度は非常に低く、平均して2～4ppm（100万分の2～4）程度です。ウラン鉱石として採掘できるのは、この濃度が1000ppm以上に濃縮された場所です・・・・・
はい、もっと分かりやすく説明しましょう。
ウランの存在 🌍🕰️
ウランは地球が誕生した約46億年前から存在している元素です。👵🏻👴🏻
地殻中の分布 🏔️🔍
ウランは地球の表面近くの岩石層（地殻）に広く存在しています。
しかし、その量はとても少なく、ほとんどの場所では「希少」と言えるほどです。💎✨
ウランの濃度 📊
普通の岩石や土壌中のウラン濃度：
100万個の粒子のうち、2～4個がウラン 🔬
これを「2～4ppm」と表現します 🧮
ウラン鉱石 ⛏️
採掘の対象となるウラン鉱石：
濃度が1000ppm以上の場所 💰
つまり、100万個の粒子のうち1000個以上がウラン 🎯
たとえで理解する 🏖️
砂浜で天然ウランを探すとしたら：
通常の地殻：砂粒100万個の中に2～4個のウランがある 🔍😓
ウラン鉱石：砂粒100万個の中に1000個以上のウランがある 🔍😃
このように、天然ウランは地球上に広く存在しますが、採掘できるほど濃縮された場所は限られています。🌎🚀
1個のウランに2つの顔？ 💥🛡️
ウランは地球上に天然に存在する重い金属元素です🌍⚛️。ウランには主に1個のウランの中に2つの種類があります：ウラン235とウラン238です。ウラン235は全体のわずか0.7%しかありませんが、核分裂しやすく、原子力発電の主な燃料として使われます💥⚡。一方、ウラン238は全体の99.3%を占め、核分裂しにくいですが、中性子を吸収してプルトニウムに変化したり、放射線遮蔽材料として使われたりします🛡️🔬。原子力発電所では、ウラン235を3-5%に濃縮して使用します🏭🔋。ウランは放射性物質なので、取り扱いには細心の注意が必要です⚠️🔒。この2つの種類のウランは、地球が誕生した約46億年前からずっと存在しており、私たちのエネルギー源として重要な役割を果たしています🕰️💡。
💣 核兵器とウラン：強大なエネルギーの源
ウランが核兵器に使われる理由は、その特殊な性質にあります。ウランの中でも「ウラン235」という種類は、小さな粒子（中性子）をぶつけると、大きなエネルギーを出しながら割れる性質があります。この現象を「核分裂」と呼びます。
核兵器は、この核分裂反応を一瞬のうちに大規模に引き起こすことで、莫大なエネルギーを解放します。ウラン235の核分裂では、1グラムあたり約2000万キロカロリーものエネルギーが発生します。これは石油1トンが燃えるときのエネルギーに相当し、その破壊力の大きさが想像できるでしょう。
⚡ 原子力発電：平和利用への道
原子力発電所でも、核兵器と同じくウランの核分裂を利用しています。しかし、その目的と方法は全く異なります。発電所では、核分裂反応を制御し、ゆっくりと少しずつエネルギーを取り出します。
具体的には、ウランの核分裂で発生する熱を利用して水を沸騰させ、その蒸気でタービンを回します。タービンに連結された発電機が回ることで電気が作られるのです。この仕組みは、火力発電所とよく似ています。違いは、石炭や石油の代わりにウランを「燃料」として使用する点です。
ウランは少量で大きなエネルギーを生み出せるため、原子力発電に適しています。例えば、100万kWの発電所を1年間運転するのに必要なウランはわずか21トンです。これは火力発電で使う天然ガス95万トンと比べるととても少ない量です。このため、燃料の輸送や貯蔵が容易で、エネルギー安全保障の観点からも注目されています。
🔬 ウラン濃縮：発電に適した燃料へ
天然のウランをそのまま原子力発電に使うことはできません。なぜなら、天然ウランに含まれるウラン235は、わずか0.7%しかないからです。残りの99.3%は「ウラン238」という、エネルギーを出しにくい種類です。
原子力発電所で効率よく発電するためには、ウラン235の割合を3~5%に増やす必要があります。この過程を「ウラン濃縮」と呼びます。濃縮の方法にはいくつかありますが、現在は遠心分離法が主流です。この方法では、ウランをガス状にして高速で回転させ、わずかな質量差を利用してウラン235を濃縮します。
🚀 HALEU：次世代原子炉の燃料
最近注目を集めているのが、HALEUと呼ばれる新しいタイプの核燃料です。HALEUは「High-Assay Low-Enriched Uranium（高純度低濃縮ウラン）」の略で、ウラン235の濃度が5~20%のものを指します。
HALEUは、OKLOが研究中の小型モジュール炉（SMR）や第4世代原子炉など、新しい設計の原子炉で使用されることが期待されています。従来の燃料よりも高濃度なため、原子炉をよりコンパクトに設計できたり、燃料交換の頻度を減らせたりするメリットがあります。
🌍 ウラン238：無駄にならない資源
ウラン濃縮の過程で大量に発生するウラン238は、一見すると無用に思えるかもしれません。しかし、実際には様々な用途があります：
プルトニウム生成: 原子炉内でウラン238が中性子を吸収すると、プルトニウム239に変換されます。このプルトニウム239は新たな核燃料として利用できます。
高速増殖炉での利用: 高速増殖炉では、ウラン238をブランケット燃料として使用し、積極的にプルトニウムを生成します。
遮蔽材料: ウラン238は、その高密度を活かしてガンマ線やX線の遮蔽材として使用されます。放射性物質の輸送容器や医療機器の遮蔽に利用されています。
燃料の希釈: 高濃縮ウランを適切な濃度に調整する際、ウラン238を使用して希釈します。
このように、ウラン238は直接核分裂には寄与しませんが、原子力産業において重要な役割を果たしています。特に、核燃料サイクルにおいて、ウラン238の利用は資源の有効活用につながります。
🌐 結論：ウランと私たちの未来
ウランは、私たちの生活に大きな影響を与える重要な資源です。その特別な性質は、破壊的な兵器にも、クリーンなエネルギー源にもなり得ます。ウランの平和利用を進めつつ、核拡散のリスクを最小限に抑えることが、国際社会の大きな課題となっています。
また、原子力発電の安全性や放射性廃棄物の処理など、解決すべき問題も多くあります。一方で、地球温暖化対策としての原子力の役割も議論されています。ウランという元素の持つ可能性と課題を正しく理解し、私たちの未来のエネルギーについて考えていくことが重要です。