2026年版・2-2

発電:火力発電と原子力発電の一問一答

1級電気工事施工管理技士(第一次検定)「電気設備(発電・変電・送配電)」から、発電:火力発電と原子力発電に関する4択問題を10問。「答えと解説を見る」を開くと、正解とその理由がその場で読めます。会員登録は不要です。

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問題

上から順に解いてみてください。答えは各問の下で確認できます。本試験には五肢択一の問題も含まれますが、ここでは4択で出題しています。

問12-2

汽力発電所の基本的な熱サイクル(ランキンサイクル)で、作動流体である水・蒸気が通る順序として、最も適当なものはどれか。

  • ①給水ポンプ→ボイラ→タービン→復水器
  • ②ボイラ→復水器→タービン→給水ポンプ
  • ③タービン→ボイラ→給水ポンプ→復水器
  • ④復水器→タービン→ボイラ→給水ポンプ
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正解 ①給水ポンプ→ボイラ→タービン→復水器
解説
ランキンサイクルでは、給水ポンプで水を加圧してボイラへ送り、ボイラで加熱して高温高圧の蒸気にし、タービンで膨張させて仕事を取り出します。タービンを出た蒸気は復水器で冷却されて水に戻り、再び給水ポンプへ送られます。

他の選択肢について
・ボイラ→復水器→タービン:ボイラの蒸気は、復水器の前にタービンを通ります。
・タービン→ボイラ:タービンで仕事をした蒸気は復水器へ向かい、ボイラには戻りません。
・復水器→タービン:復水器で水になった後は、給水ポンプへ送られます。

覚え方のポイント
「押す(ポンプ)→沸かす(ボイラ)→回す(タービン)→冷やす(復水器)」の4段階です。
問22-2

汽力発電所の再熱サイクルに関する次の記述のうち、最も適当なものはどれか。

  • ①タービンの途中から蒸気を抜き出し、給水の加熱に利用する。
  • ②高圧タービンを出た蒸気をボイラで再び加熱し、低圧側へ送る。
  • ③復水器で冷却した水を、再びボイラの燃料として使用する。
  • ④ボイラの排ガスを利用して、燃焼用の空気をあらかじめ予熱する。
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正解 ②高圧タービンを出た蒸気をボイラで再び加熱し、低圧側へ送る。
解説
再熱サイクルは、高圧タービンで膨張して温度の下がった蒸気をボイラの再熱器で再び加熱し、中圧・低圧タービンへ送る方式です。熱効率が向上するとともに、タービンの低圧段で蒸気中の水分(湿り度)が増えるのを抑え、羽根の浸食を防ぐ効果があります。

他の選択肢について
・途中から蒸気を抜き出して給水を加熱:これは再生サイクルの説明です。
・冷却した水を燃料として使う:水は燃料ではありません。
・排ガスで燃焼用の空気を予熱:これは空気予熱器の働きです。

覚え方のポイント
「再熱=蒸気をもう一度温める」「再生=抜いた蒸気で給水を温める」。一字違いの取り違えが頻出です。両方を組み合わせた再熱再生サイクルが大型火力の主流です。
問32-2

コンバインドサイクル発電に関する次の記述のうち、最も適当なものはどれか。

  • ①蒸気タービンの排熱でガスを加熱し、ガスタービンでも発電する。
  • ②ガスタービンの排熱で燃焼用空気を予熱し、ガスタービンだけで発電する。
  • ③ガスタービンの排熱で蒸気をつくり、蒸気タービンでも発電する。
  • ④発電と同時に排熱を給湯や冷暖房に使い、総合効率を高める方式である。
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正解 ③ガスタービンの排熱で蒸気をつくり、蒸気タービンでも発電する。
解説
コンバインドサイクル発電は、ガスタービンで発電し、その高温の排ガスを排熱回収ボイラに導いて蒸気をつくり、蒸気タービンでも発電する方式です。熱を二段階で利用するため、熱効率が高く(最新鋭のものでおおむね60%程度)、起動・停止も比較的速いという特徴があります。

他の選択肢について
・蒸気タービンの排熱でガスタービン:順序が逆です。高温側がガスタービン、その排熱を受ける低温側が蒸気タービンです。
・排熱で燃焼用空気を予熱してガスタービンだけで発電:これは再生式(再生サイクル)ガスタービンの説明で、蒸気タービンを組み合わせていません。
・排熱を給湯や冷暖房に使う:これはコージェネレーション(熱電併給)の説明です。コンバインドサイクルは排熱を「もう一度発電」に使う点が異なります。

覚え方のポイント
「ガスタービン(高温側)+蒸気タービン(低温側)=高効率」。燃料は主に天然ガス(LNG)です。
問42-2

汽力発電所の復水器に関する次の記述のうち、最も適当なものはどれか。

  • ①ボイラへ送る給水を加熱して、熱効率を高めるために設ける。
  • ②燃料の石炭を細かく砕いて、ボイラへ送るために設ける。
  • ③タービンの入口の蒸気の圧力を、さらに高めるために設ける。
  • ④タービンの排気を冷却して水に戻し、内部を高い真空に保つ。
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正解 ④タービンの排気を冷却して水に戻し、内部を高い真空に保つ。
解説
復水器は、タービンを出た蒸気を冷却水(海水など)で冷やして水に戻す装置です。蒸気が凝縮することで内部が高い真空に保たれ、タービンの出口の圧力が下がるため、タービンで取り出せる熱落差が大きくなり、熱効率が向上します。汽力発電所で最も大きな熱損失は、この復水器で冷却水に捨てられる熱です。

他の選択肢について
・給水を加熱:これは給水加熱器の役割です。
・石炭を砕く:これは微粉炭機(ミル)の役割です。
・入口の蒸気圧力を高める:復水器はタービンの出口側の圧力を下げる装置です。

覚え方のポイント
「復水器=排気を水に戻して真空をつくる」「最大の熱損失は復水器」。真空度が悪くなると効率が落ちます。
問52-2

火力発電所の環境対策設備と、主な除去対象の組合せとして、最も不適当なものはどれか。

  • ①排煙脱硝装置 ― 二酸化炭素
  • ②排煙脱硫装置 ― 硫黄酸化物
  • ③排煙脱硝装置 ― 窒素酸化物
  • ④電気集じん器 ― ばいじん
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正解 ①排煙脱硝装置 ― 二酸化炭素
解説
排煙脱硝装置は、排ガス中の窒素酸化物(NOx)を、アンモニアを加えて触媒で窒素と水に分解する(アンモニア接触還元法)などの方法で除去する装置です。二酸化炭素を除去する装置ではありません。

他の選択肢について
・排煙脱硫装置 ― 硫黄酸化物:石灰石こう法などで、硫黄酸化物(SOx)を除去します。
・排煙脱硝装置 ― 窒素酸化物:正しい組合せです。
・電気集じん器 ― ばいじん:高電圧のコロナ放電でばいじんを帯電させ、電極に集めて除去します。

覚え方のポイント
「脱硫=SOx(石灰石)」「脱硝=NOx(アンモニア)」「集じん=ばいじん(静電気)」。硫と硝の字の違いを意識します。
問62-2

発電端出力1,000MWの火力発電所で、発熱量44,000kJ/kgの重油を毎時200t消費している。発電端熱効率として、最も近いものはどれか。

  • ①9.8%
  • ②40.9%
  • ③11.4%
  • ④4.09%
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正解 ②40.9%
解説
1時間あたりの燃料の発熱量は、200×10³kg×44,000kJ/kg=8.8×10⁹kJです。1時間の発電電力量は1,000MW×1h=1,000,000kW・h=3.6×10⁹kJです(1kW・h=3,600kJ)。熱効率は、3.6×10⁹/8.8×10⁹≒0.409=40.9%となります。

他の選択肢について
・11.4%:1kW・hを1,000kJと誤って換算し、電力量を1.0×10⁹kJとした値です(1.0×10⁹/8.8×10⁹≒0.114)。
・9.8%:1kW・h=860kcalの「860」をそのままkJとして用い、電力量を8.6×10⁸kJとした誤りです。1kW・h=3,600kJです。
・4.09%:燃料200tをkgに直すときに桁を1つ誤り、2,000,000kgとした値です。汽力発電所の発電端熱効率はおおむね40%前後である、という相場感も検算の手がかりになります。

覚え方のポイント
「効率=出力の熱量換算/燃料の発熱量」。電力量は1kW・h=3,600kJで熱量に直してから比べます。
問72-2

軽水炉型原子力発電所に関する次の記述のうち、最も適当なものはどれか。

  • ①加圧水型(PWR)では、原子炉で発生した蒸気を直接タービンに送る。
  • ②沸騰水型(BWR)には、蒸気発生器が必ず設けられている。
  • ③沸騰水型(BWR)では、原子炉で発生した蒸気を直接タービンに送る。
  • ④軽水炉では、減速材として黒鉛を用いるのが一般的である。
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正解 ③沸騰水型(BWR)では、原子炉で発生した蒸気を直接タービンに送る。
解説
沸騰水型(BWR)は、原子炉の中で水を沸騰させ、発生した蒸気を直接タービンに送る方式です。加圧水型(PWR)は、原子炉の中の水を高圧にして沸騰させずに高温の熱水をつくり、蒸気発生器で別の系統の水を蒸気にしてタービンに送ります。軽水炉は、普通の水(軽水)を減速材と冷却材の両方に用います。

他の選択肢について
・PWRは直接タービンに送る:PWRは蒸気発生器を介して、二次系の蒸気をタービンに送ります。
・BWRには蒸気発生器が必ずある:蒸気発生器をもつのはPWRです。
・減速材は黒鉛が一般的:軽水炉は軽水を減速材に使います。黒鉛を使うのは黒鉛減速炉です。

覚え方のポイント
「BWR=直接(沸騰)」「PWR=間接(加圧・蒸気発生器)」。名前の「沸騰」「加圧」から構造を思い出せます。
問82-2

原子炉の制御棒に関する次の記述のうち、最も適当なものはどれか。

  • ①中性子の速度を落として、核分裂を起こしやすくする材料である。
  • ②原子炉で発生した熱をタービンへ運ぶための配管である。
  • ③炉心から漏れる中性子をはね返し、炉心へ戻す材料である。
  • ④中性子を吸収しやすい材料で作られ、核分裂の反応を制御する。
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正解 ④中性子を吸収しやすい材料で作られ、核分裂の反応を制御する。
解説
制御棒は、ほう素、カドミウム、ハフニウムなど中性子を吸収しやすい材料で作られ、炉心への挿入量を変えることで核分裂の連鎖反応の度合いを制御します。緊急時には全挿入して原子炉を停止させます。

他の選択肢について
・中性子の速度を落とす:これは減速材の役割です。軽水炉では水が減速材です。
・熱をタービンへ運ぶ配管:熱を運ぶのは冷却材(軽水炉では水)の役割です。
・中性子をはね返して炉心へ戻す:これは反射材の役割です。反射材は中性子を炉心に戻して有効に使うもので、吸収して反応を抑える制御棒とは働きが逆です。

覚え方のポイント
「制御材=中性子を吸収(ブレーキ)」「減速材=中性子を遅くする(反応しやすくする)」「冷却材=熱を運ぶ」。役割の取り違えが問われます。
問92-2

非常用発電設備に用いられるガスタービンの特徴に関する次の記述のうち、ディーゼル機関と比べた場合として、最も適当なものはどれか。

  • ①冷却水が不要で、同じ出力なら小形・軽量にできる。
  • ②熱効率が高く、燃料の消費量が少ないという利点がある。
  • ③燃焼用空気が少なくてよく、吸排気設備を小さくできる。
  • ④運転時の振動が大きく、防振対策が特に重要になる。
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正解 ①冷却水が不要で、同じ出力なら小形・軽量にできる。
解説
ガスタービンは回転運動だけで動力を得るため振動が少なく、冷却水を必要としないものが多く、同じ出力のディーゼル機関に比べて小形・軽量にできます。一方、熱効率はディーゼル機関より低く燃料消費量が多いこと、大量の燃焼用空気と大きな吸排気の設備が必要なことが短所です。

他の選択肢について
・熱効率が高く燃料消費が少ない:一般にディーゼル機関の方が熱効率は高くなります。
・燃焼用空気が少なく吸排気設備を小さくできる:逆です。ガスタービンは大量の空気を使うため、ディーゼル機関より大きな吸気・排気の設備(ダクト・消音器)が必要です。
・振動が大きい:往復運動をするディーゼル機関の方が振動は大きく、ガスタービンは振動が少ないのが特徴です。

覚え方のポイント
ガスタービンは「小形・軽量・低振動・冷却水不要、ただし効率が低く吸排気が大きい」。ディーゼルはその裏返しです。
問102-2

汽力発電所の再生サイクルに関する次の記述のうち、最も適当なものはどれか。

  • ①高圧タービンを出た蒸気を、ボイラの再熱器で再び加熱する。
  • ②タービンの途中から抽気し、ボイラへ送る給水を加熱する。
  • ③復水器の冷却水を、再び発電用の燃料として利用する。
  • ④ボイラの排ガスを大気へ放出せずに、再び燃焼室へ戻す。
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正解 ②タービンの途中から抽気し、ボイラへ送る給水を加熱する。
解説
再生サイクルは、タービンで仕事をしている途中の蒸気の一部を抜き出し(抽気)、給水加熱器でボイラへ送る給水を加熱する方式です。抽気した蒸気の熱は復水器で捨てられずに給水の加熱に使われるため、熱効率が向上します。

他の選択肢について
・再熱器で再び加熱:これは再熱サイクルの説明です。
・冷却水を燃料として利用:冷却水は燃料ではありません。
・排ガスを燃焼室へ戻す:これは排ガス再循環と呼ばれる窒素酸化物の低減策などで、再生サイクルとは別の技術です。

覚え方のポイント
「再生=抽気で給水加熱(復水器で捨てる熱を減らす)」「再熱=蒸気を温め直す」。

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※本ページの問題・解説は、生成AI(人工知能)を活用して作成しています。

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