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電験三種/電力/過去問解説:2018年(平成30)問4☆原子力発電所の蒸気タービンの特徴

問題

出典:一般財団法人電気技術者試験センター/平成30年度第三種電気主任技術者試験電力科目A問題問4

次の文章は、我が国の原子力発電所の蒸気タービンの特徴に関する記述である。

原子力発電所の蒸気タービンは、高圧タービンと低圧タービンから構成され、くし形に配置されている。
原子力発電所においては、原子炉又は蒸気発生器によって発生した蒸気が高圧タービンに送られ、高圧タービンにて所定の仕事を行った排気は、 (ア)分離器に送られて、排気に含まれる (ア)を除去した後に低圧タービンに送られる。
高圧タービンの入口蒸気は、 (イ)であるため、火力発電所の高圧タービンの入口蒸気に比べて、圧力・温度ともに (ウ)、そのため、原子力発電所の熱効率は、火力発電所と比べて (ウ)なる。また、原子力発電所の高圧タービンに送られる蒸気量は、同じ出力に対する火力発電所と比べて (エ)
低圧タービンの最終段翼は、35~54インチ(約89cm~137cm)の巨大な翼を使用し、 (ア)による翼の浸食を防ぐため翼先端周速度を減らさなければならないので、タービンの回転速度は (オ)としている。

上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)、(ウ)、(エ)、及び(オ)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)(オ)
(1)空気過熱蒸気高く多い1500\(min^{-1}\)又は1800\(min^{-1}\)
(2)湿分飽和蒸気低く多い1500\(min^{-1}\)又は1800\(min^{-1}\)
(3)空気飽和蒸気低く多い750\(min^{-1}\)又は900\(min^{-1}\)
(4)湿分飽和蒸気高く少ない750\(min^{-1}\)又は900\(min^{-1}\)
(5)空気過熱蒸気高く少ない750\(min^{-1}\)又は900\(min^{-1}\)
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解答と解説

(2)

この問題は原子力発電所の蒸気タービンに特化した問題です。タービンの回転速度まで問われているので、かなり知識が要求されますが、問題自体は選択肢の関係で、下記2つの知識があれば解ける簡単な問題です。

この知識があれば解ける
  • 原子力発電所の蒸気((ア)と(イ))
  • 原子力発電所と火力発電所の蒸気圧力・温度の比較(ウ)

簡単と書きましたが、今回の問題の内容は一部の参考書には全く記載されていません。(火力発電の方は蒸気の種類など詳細が書かれていても、原子力発電の方は蒸気について書かれていない参考書もあります。実は私も試験一週間前に先輩が使っている参考書を眺めていたら、たまたま、この問題を解くのに必要な知識(原子力発電と火力発電の比較)を得ました…お試しで受験するならともかく、科目合格期限最後の受験で情報源を一つに絞るのは危険ですね(゚ー゚;A)

原子力発電所の蒸気タービン構成

(ア)を含む文章は、一部の参考書には記載されていないので、ググって簡単にイメージ図を描きました(^^)

\原子力発電所の蒸気タービンは、ここが大切/
  • 原子力発電所の蒸気タービンは、くし形に配置されている
  • 高圧タービンの排気は、湿分を含んでいる
  • 高圧タービンの排気は、湿分分離機に送られて湿分を除去した後、低圧タービンに送られる

原子力発電所の入口蒸気

原子力発電所の蒸気も一部の参考書には記載されていません。蒸気の種類だけを覚えるのではなく、今回の問題のように火力発電所の蒸気と比較して覚えると、どちらの問題にも対応できるのでオススメです。

\原子力発電所の入口蒸気と熱効率は、こんな感じ/
  • 飽和蒸気(過熱蒸気(火力発電所の蒸気)と比べて、圧力・温度ともに低い)
    ➡飽和蒸気(原子力)は過熱蒸気(火力)よりエネルギーが低いので、原子力発電所で火力発電所と同じ出力を得るには、火力発電所よりも多くの蒸気量が必要
  • 原子力発電所の熱効率は、火力発電所と比べて低い

原子力発電所の蒸気タービンの特徴

こちらも一部の参考書に記載されていません(・・;)個人的には、結構深く突っ込んだ知識だと思うので、初期学習の方は最初は覚えなくていいと思います。過去問学習を何度かやって余裕ができたら覚えましょう♪

\原子力発電所の蒸気タービンの特徴(余裕ができたら覚えよう)/
  • 低圧タービンの最終段翼は、35~54インチ(約89cm~137cm)
  • 湿分によって翼が侵食する➡翼先端周速度を減らして侵食を防止するため、タービンの回転速度は1500\(min^{-1}\)又は1800\(min^{-1}\)としている
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クイズで実力を確認してみよう

この問題で原子力発電所の蒸気タービンについて学べたと思います。しかし、過去問学習は答えを覚えてしまう欠点があるので、クイズに挑戦して正しく理解できているか確認してみましょう♪

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