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)の長大な翼を使用し、 (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。
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(1)
空気 過熱蒸気 高く 多い \(1~500~min^{-1}\) 又は \(1~800~min^{-1}\)
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(2)
湿分 飽和蒸気 低く 多い \(1~500~min^{-1}\) 又は \(1~800~min^{-1}\)
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(3)
空気 飽和蒸気 低く 多い \(750~min^{-1}\) 又は \(900~min^{-1}\)
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(4)
湿分 飽和蒸気 高く 少ない \(750~min^{-1}\) 又は \(900~min^{-1}\)
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(5)
空気 過熱蒸気 高く 少ない \(750~min^{-1}\) 又は \(900~min^{-1}\)
要点
正解は(2)。原子力発電所の蒸気は (イ) 飽和蒸気 が用いられます。これは火力の過熱蒸気に比べて圧力・温度ともに (ウ) 低く、熱効率も低くなります。エンタルピー落差が小さいため、同じ出力を得るために必要な蒸気量は (エ) 多く なります。
詳細解説
正解は(2)です。
原子力発電所の蒸気は (イ) 飽和蒸気 が用いられます。これは火力の過熱蒸気に比べて圧力・温度ともに (ウ) 低く、熱効率も低くなります。エンタルピー落差が小さいため、同じ出力を得るために必要な蒸気量は (エ) 多く なります。
蒸気が湿っているため、高圧タービン排気には湿分が多く含まれます。これを (ア) 湿分 分離器で除去します。湿分による翼のエロージョン（浸食）を防ぐため、周速度を抑える必要があり、回転速度は火力（3000/3600 \(min^{-1}\)）の半分の (オ) 1500 \(min^{-1}\) 又は 1800 \(min^{-1}\) （4極機）とします。
以上より、選択肢(2)が正解です。
