🏭 発電（水力・火力・原子力）

1. 総落差130 m，損失水頭10 mの水力発電所において，水車に流入する流量が25 m³/sのとき，有効落差を用いて求めた理論水力の値[kW]として，最も近いものを次のうちから一つ選べ。ただし，重力加速度は9.8 m/s²，水の密度は1 000 kg/m³とする。

1. 29 400
2. 31 850
3. 2 450
4. 3 000
5. 34 300

有効落差は総落差から損失水頭を差し引いて H = 130 − 10 = 120 m。理論水力 P = 9.8QH = 9.8 × 25 × 120 = 29 400 kW となる。総落差130 mのまま計算すると31 850 kW，損失水頭10 mだけを落差とすると2 450 kW，9.8を掛け忘れると3 000 kW，損失水頭を加えてしまうと34 300 kWとなる。

2. 有効落差85 m，使用水量12 m³/sの水力発電所がある。水車効率を90 %，発電機効率を96 %とするとき，発電機出力の値[kW]として，最も近いものを次のうちから一つ選べ。ただし，重力加速度は9.8 m/s²，水の密度は1 000 kg/m³とする。

1. 9 000
2. 11 600
3. 8 640
4. 10 000
5. 9 600

発電機出力 P = 9.8QHη_tη_g = 9.8 × 12 × 85 × 0.90 × 0.96 ≒ 8 636 kW より，約8 640 kWである。効率を考慮しない理論水力は9 996 kW（約10 000 kW），効率で割ると約11 600 kW，水車効率だけを掛けると約9 000 kW，発電機効率だけを掛けると約9 600 kWとなる。

3. 有効落差200 mの水力発電所で，発電機出力45 MWを得るために必要な使用水量の値[m³/s]として，最も近いものを次のうちから一つ選べ。ただし，水車効率は90 %，発電機効率は95 %，重力加速度は9.8 m/s²，水の密度は1 000 kg/m³とする。

1. 23.0
2. 19.6
3. 26.9
4. 25.5
5. 0.0269

P = 9.8QHη_tη_g より Q = P/(9.8Hη_tη_g)。出力をkWに直して P = 45 000 kWとし，Q = 45 000/(9.8 × 200 × 0.90 × 0.95) = 45 000/1 675.8 ≒ 26.9 m³/s。効率を割らずに掛けると19.6，効率を無視すると23.0，発電機効率を落とすと25.5，MWのまま計算すると0.0269となる。

4. 総落差160 mの水力発電所において，損失水頭が総落差の5 %であるとき，使用水量20 m³/s，水車と発電機の総合効率85 %で運転した場合の発電機出力の値[kW]として，最も近いものを次のうちから一つ選べ。ただし，重力加速度は9.8 m/s²，水の密度は1 000 kg/m³とする。

1. 26 700
2. 35 000
3. 29 800
4. 13 300
5. 25 300

有効落差 H = 160 × (1 − 0.05) = 152 m。発電機出力 P = 9.8 × 20 × 152 × 0.85 ≒ 25 323 kW より約25 300 kWである。総落差のまま計算すると約26 700 kW，効率で割ると約35 000 kW，効率を無視すると約29 800 kW，5 %を0.5と誤って有効落差を80 mとすると約13 300 kWとなる。

5. 最大使用水量8 m³/s，有効落差150 mの水力発電所がある。水車と発電機の総合効率を88 %，最大出力に対する年間の設備利用率を50 %とするとき，この発電所の年間発電電力量の値[GW･h]として，最も近いものを次のうちから一つ選べ。ただし，1年は365日とし，重力加速度は9.8 m/s²，水の密度は1 000 kg/m³とする。

1. 51.5
2. 90.7
3. 1.89
4. 58.5
5. 45.3

最大出力 P = 9.8 × 8 × 150 × 0.88 = 10 348.8 kW。年間発電電力量 W = P × 365 × 24 × 0.50 = 10 348.8 × 8 760 × 0.50 ≒ 4.53 × 10⁷ kW･h ≒ 45.3 GW･h。効率を無視すると51.5，効率で割ると58.5，設備利用率を掛け忘れると90.7，24時間を掛け忘れると1.89となる。

6. 総落差300 mの揚水発電所において，揚水量30 m³/sで揚水運転を行っている。揚水時の損失水頭を10 m，ポンプ効率と電動機効率の積を85 %とするとき，電動機入力の値[kW]として，最も近いものを次のうちから一つ選べ。ただし，重力加速度は9.8 m/s²，水の密度は1 000 kg/m³とする。

1. 100 000
2. 107 000
3. 77 500
4. 91 100
5. 72 500

揚水では損失水頭の分だけ余分に持ち上げる必要があり，全揚程 H_p = 300 + 10 = 310 m。電動機入力 P = 9.8Q_pH_p/(η_pη_m) = 9.8 × 30 × 310/0.85 ≒ 107 200 kW，すなわち約107 000 kWである。損失水頭を差し引くと約100 000 kW，効率を掛けると約77 500 kW，効率を無視すると約91 100 kW，損失を引いたうえ効率を掛けると約72 500 kWとなる。

7. ある揚水発電所の発電運転時の水車効率と発電機効率の積は88 %，揚水運転時のポンプ効率と電動機効率の積は84 %である。発電時，揚水時の損失水頭はいずれも総落差の2 %とする。揚水した水をすべて発電に用いるとき，この揚水発電所の総合効率の値[%]として，最も近いものを次のうちから一つ選べ。

1. 73.9
2. 71.0
3. 76.9
4. 84.5
5. 96.1

同じ水量について，発電電力量は総落差の0.98倍の有効落差と効率0.88に比例し，揚水電力量は総落差の1.02倍の全揚程に比例し効率0.84で割られる。総合効率 η = 0.88 × 0.84 × 0.98/1.02 ≒ 0.710 より71.0 %。損失水頭を無視すると73.9 %，落差比を逆にすると76.9 %，揚水側の効率を落とすと84.5 %，落差比だけでは96.1 %となる。

8. 総落差250 mの揚水発電所がある。発電時の損失水頭は10 m，使用水量は60 m³/s，水車効率と発電機効率の積は87 %である。この発電所で6時間の発電運転を行ったときの発電電力量の値[MW･h]として，最も近いものを次のうちから一つ選べ。ただし，運転中は落差・流量・効率とも一定とし，重力加速度は9.8 m/s²，水の密度は1 000 kg/m³とする。

1. 767
2. 737
3. 973
4. 847
5. 123

発電時の有効落差は 250 − 10 = 240 m。発電出力 P = 9.8 × 60 × 240 × 0.87 ≒ 122 774 kW ≒ 122.8 MW。6時間の発電電力量は 122.8 × 6 ≒ 737 MW･hとなる。総落差のまま計算すると767，効率で割ると973，効率を無視すると847，時間を掛け忘れて出力のまま答えると123となる。

9. 総落差250 mの揚水発電所において，使用水量60 m³/sで6時間発電した。この発電に使用した水量と同じ水量を下池から上池へ揚水するのに必要な電力量の値[MW･h]として，最も近いものを次のうちから一つ選べ。ただし，揚水時の損失水頭は10 m，ポンプ効率と電動機効率の積は85 %とし，揚水中の落差と効率は一定とする。また，重力加速度は9.8 m/s²，水の密度は1 000 kg/m³とする。

1. 1 080
2. 1 040
3. 780
4. 917
5. 996

揚水する水量 V = 60 × 6 × 3 600 = 1 296 000 m³，全揚程 H_p = 250 + 10 = 260 m。必要な電力量 W = 9.8VH_p/(η_pη_m) [kJ] を 1 kW･h = 3 600 kJで換算して，W = 9.8 × 1 296 000 × 260/(0.85 × 3 600) ≒ 1 079 000 kW･h ≒ 1 080 MW･h。効率を掛けると780，総落差のままでは約1 040，損失水頭を引くと996，効率を無視すると917となる。

10. 有効落差81 m，出力10 000 kW，回転速度600 min⁻¹の水車の比速度の値[m･kW]として，最も近いものを次のうちから一つ選べ。ただし，81の4乗根は3とする。

1. 247
2. 82.3
3. 741
4. 2.47×10⁴
5. 2.00×10⁴

比速度 N_s = N × P^(1/2)/H^(5/4)。H^(5/4) = 81 × 81^(1/4) = 81 × 3 = 243，P^(1/2) = 100 より N_s = 600 × 100/243 ≒ 247 m･kW。落差を5/4乗せずHで割ると741，H^(3/2) = 729で割ると82.3，出力の平方根を取らないと2.47×10⁴，H^(1/4)だけで割ると2.00×10⁴となる。

11. 有効落差16 m，出力400 kWのプロペラ水車を比速度625 m･kWで設計するとき，水車の回転速度の値[min⁻¹]として，最も近いものを次のうちから一つ選べ。ただし，16の4乗根は2とする。

1. 250
2. 500
3. 1 000
4. 391
5. 50

N_s = N P^(1/2)/H^(5/4) より N = N_s H^(5/4)/P^(1/2)。H^(5/4) = 16 × 2 = 32，P^(1/2) = 20 より N = 625 × 32/20 = 1 000 min⁻¹。H^(5/4)の代わりにHを使うと500，出力の平方根を取らないと50，式を逆にすると約391，H^(3/4) = 8を使うと250となる。

12. 流域面積200 km²，年間降水量1 500 mmの河川がある。流出係数を0.7とするとき，この地点の年間平均流量の値[m³/s]として，最も近いものを次のうちから一つ選べ。ただし，1年は365日とする。

1. 9.51
2. 0.666
3. 13.6
4. 6.66
5. 2.40×10⁴

年間流出量 = 200 × 10⁶ m² × 1.5 m × 0.7 = 2.1 × 10⁸ m³。1年の秒数は 365 × 24 × 3 600 = 3.1536 × 10⁷ sであるから，平均流量 Q = 2.1 × 10⁸/3.1536 × 10⁷ ≒ 6.66 m³/s。流出係数を無視すると9.51，1 500 mmを0.15 mと誤ると0.666，流出係数で割ると13.6，時間数で割ってm³/hのまま答えると2.40×10⁴となる。

13. 河川の自流12 m³/sが一日中一定で流入する調整池式発電所がある。毎日，ピーク時の8時間だけ，その日の流入量をすべて使って一定流量で発電し，残りの16時間は発電せずに調整池に貯水する。有効落差を80 m，水車と発電機の総合効率を85 %とするとき，ピーク時の発電機出力の値[kW]として，最も近いものを次のうちから一つ選べ。ただし，重力加速度は9.8 m/s²，水の密度は1 000 kg/m³とする。

1. 8 000
2. 28 200
3. 33 200
4. 24 000
5. 16 000

1日の流入量を8時間で使うので，ピーク時の使用水量は Q = 12 × 24/8 = 36 m³/s。発電機出力 P = 9.8 × 36 × 80 × 0.85 ≒ 23 990 kWより約24 000 kW。自流12 m³/sのまま計算すると約8 000，効率で割ると約33 200，効率を無視すると約28 200，16時間分の貯水だけを使うと（24 m³/s）約16 000となる。

14. 河川の自流12 m³/sが一日中一定で流入する調整池式発電所において，毎日ピーク時の8時間だけ，その日の流入量をすべて使って一定流量で発電し，残りの16時間は発電せずに調整池に貯水する。この運転に必要な調整池の有効容量の値[m³]として，最も近いものを次のうちから一つ選べ。ただし，貯水開始時の調整池の水位は有効容量の下限にあるものとする。

1. 1.04×10⁶
2. 3.46×10⁵
3. 1.15×10⁴
4. 6.91×10⁵
5. 1.38×10⁶

発電しない16時間の流入量がすべて貯水されるので，必要な有効容量は 12 × 16 × 3 600 = 691 200 m³ ≒ 6.91×10⁵ m³。ピーク時の使用水量36 m³/sと自流の差から (36 − 12) × 8 × 3 600 としても同じ値になる。ピーク時の使用水量全量では1.04×10⁶，8時間分の自流では3.46×10⁵，3 600の代わりに60を掛けると1.15×10⁴，24 m³/sに16時間を掛けると1.38×10⁶となる。

15. 水路を流速7 m/sで流れる水の速度水頭の値[m]として，最も近いものを次のうちから一つ選べ。ただし，重力加速度は9.8 m/s²とする。

1. 0.357
2. 5.0
3. 2.5
4. 24.5
5. 240

速度水頭は h_v = v²/(2g) = 7²/(2 × 9.8) = 49/19.6 = 2.5 mである。流速を2乗し忘れると0.357，2で割り忘れると5.0，重力加速度で割り忘れると24.5，重力加速度を掛けてしまうと240となる。

16. 有効落差400 mのペルトン水車がある。ノズルの噴出口の断面積を0.05 m²，流速係数を0.98とするとき，ノズルから噴出する水量の値[m³/s]として，最も近いものを次のうちから一つ選べ。ただし，重力加速度は9.8 m/s²とし，損失は流速係数のみで考慮する。

1. 384
2. 4.34
3. 3.07
4. 4.52
5. 1.39

噴出速度 v = 0.98 × √(2gH) = 0.98 × √(2 × 9.8 × 400) = 0.98 × √7 840 ≒ 0.98 × 88.5 ≒ 86.8 m/s。噴出水量 Q = Av = 0.05 × 86.8 ≒ 4.34 m³/s。平方根を取らないと384，√(gH)としてしまうと3.07，流速係数で割ると4.52，gを落として√(2H)とすると1.39となる。

17. ある水車が有効落差100 mで出力10 000 kWを発生している。同じ水車を同じ案内羽根開度のまま有効落差81 mで運転したときの出力の値[kW]として，最も近いものを次のうちから一つ選べ。ただし，水車の効率は変わらないものとする。

1. 8 100
2. 9 000
3. 7 680
4. 13 700
5. 7 290

同一の水車では，流量は有効落差の1/2乗に比例し，出力は流量と落差の積に比例するから H^(3/2) に比例する。P = 10 000 × (81/100)^(3/2) = 10 000 × 0.9³ = 7 290 kW。落差に比例させると8 100，1/2乗とすると9 000，比を逆にすると約13 700，5/4乗とすると約7 680となる。

18. 有効落差144 mで使用水量20 m³/sの水車において，有効落差が121 mに低下したときの使用水量の値[m³/s]として，最も近いものを次のうちから一つ選べ。ただし，案内羽根の開度と水車の効率は変わらないものとする。

1. 16.8
2. 14.1
3. 15.4
4. 21.8
5. 18.3

同一の水車の流量は有効落差の1/2乗に比例する。Q = 20 × √(121/144) = 20 × 11/12 ≒ 18.3 m³/s。落差に比例させると16.8，3/2乗（出力の関係）とすると15.4，比を逆にすると21.8，2乗とすると14.1となる。

19. 総落差110 m，損失水頭10 mの水力発電所において，使用水量10 m³/sのときに発電機出力8 550 kWを得た。発電機効率を95 %とするとき，水車効率の値[%]として，最も近いものを次のうちから一つ選べ。ただし，重力加速度は9.8 m/s²，水の密度は1 000 kg/m³とする。

1. 87.2
2. 83.5
3. 91.8
4. 76.5
5. 109

有効落差 H = 110 − 10 = 100 m，理論水力 9.8 × 10 × 100 = 9 800 kW。水車効率 η_t = 8 550/(9 800 × 0.95) = 8 550/9 310 ≒ 0.918 より91.8 %。発電機効率で割らないと総合効率の87.2 %，総落差のままでは83.5 %，損失水頭を加えると76.5 %，分子と分母を逆にすると109 %となる。

20. 総落差380 m，揚水時の損失水頭20 mの揚水発電所において，電動機入力200 MWで揚水運転を行っている。ポンプ効率と電動機効率の積を85 %とするとき，揚水量の値[m³/s]として，最も近いものを次のうちから一つ選べ。ただし，重力加速度は9.8 m/s²，水の密度は1 000 kg/m³とする。

1. 43.4
2. 51.0
3. 60.0
4. 45.6
5. 48.2

全揚程 H_p = 380 + 20 = 400 m。P = 9.8Q_pH_p/(η_pη_m) より Q_p = Pη_pη_m/(9.8H_p) = 200 000 × 0.85/(9.8 × 400) ≒ 43.4 m³/s。効率で割ると60.0，効率を無視すると51.0，総落差のままでは45.6，損失水頭を差し引くと48.2となる。

21. 定格出力200 MW，定格回転速度600 min⁻¹の水車発電機が，他の発電機と並列せずに単独で負荷に電力を供給している。調速機の速度調定率を4 %とし，定格出力・定格回転速度で運転中に負荷が120 MWに減少したとき，整定後の回転速度の上昇分の値[min⁻¹]として，最も近いものを次のうちから一つ選べ。ただし，速度調定率は出力によらず一定とする。

1. 9.6
2. 14.4
3. 24.0
4. 60.0
5. 16.0

速度調定率 R = {(N₂ − N₁)/N_n}/{(P₁ − P₂)/P_n}。出力変化率は (200 − 120)/200 = 0.4 であるから，回転速度の上昇分 ΔN = 0.04 × 0.4 × 600 = 9.6 min⁻¹。変化後の出力比0.6を用いると14.4，出力変化を考えないと24.0，4 %を出力変化率で割ると60.0，変化後の出力120 MWを基準にすると16.0となる。

22. 水車の種類と特徴に関する記述として，誤っているものを次のうちから一つ選べ。

1. ペルトン水車は衝動水車であり，高落差で流量の少ない地点に適している。
2. フランシス水車は反動水車であり，中落差の地点に広く用いられている。
3. カプラン水車は羽根の角度を変えられ，部分負荷時の効率低下が小さい。
4. プロペラ水車は，ノズルから噴出する水をバケットに当てて回転させる。
5. 斜流水車は，フランシス水車とプロペラ水車の中間の落差に用いられる。

「プロペラ水車は，ノズルから噴出する水をバケットに当てて回転させる」は誤りである。これはペルトン水車の構造であり，プロペラ水車はランナ内で水の圧力エネルギーも利用する反動水車であり，低落差・大流量の地点に用いられる。高落差に用いられる衝動水車はペルトン水車である。フランシス水車は中落差，斜流水車はその中間，カプラン水車は可動羽根により部分負荷でも効率がよい。

23. 水車の比速度に関する記述として，正しいものを次のうちから一つ選べ。

1. 比速度は，ペルトン水車が最も大きく，プロペラ水車が最も小さい。
2. 同じ有効落差と出力では，比速度の大きい水車ほど回転速度が高い。
3. 比速度の大きい水車ほど，高い落差の地点での使用に適している。
4. 比速度は，水車の実際の回転速度を有効落差で割った値で定義される。
5. 水車の比速度の適用上限は，有効落差が高いほど大きな値となる。

N_s = N P^(1/2)/H^(5/4) より N = N_s H^(5/4)/P^(1/2) であり，落差と出力が同じなら比速度の大きい水車ほど回転速度を高くできるので，これが正しい。比速度はペルトン水車が最も小さくプロペラ水車が最も大きい。比速度の大きい水車は低落差向きであり，適用上限は落差が高いほど小さくなる。比速度は回転速度を落差で割った値ではない。

24. 水車のキャビテーションに関する記述として，誤っているものを次のうちから一つ選べ。

1. 流水中の圧力がその水温での飽和蒸気圧以下に下がると，気泡が発生する。
2. キャビテーションは，ランナの壊食のほか，振動や騒音の原因となる。
3. 吸出し管の高さを高くするほど，キャビテーションは発生しにくくなる。
4. ランナに壊食に強いステンレス鋼を用いることは，対策の一つである。
5. 比速度を過大に選定すると，キャビテーションが発生しやすくなる。

「吸出し管の高さを高くするほど，キャビテーションは発生しにくくなる」は誤りである。吸出し管の高さを高くするとランナ出口の圧力が低下し，キャビテーションは発生しやすくなる。対策は吸出し高さを低くすること，比速度を過大にしないこと，壊食に強い材料を用いること，軽負荷や過負荷での運転を避けることなどである。

25. 水撃作用及びサージタンクに関する記述として，誤っているものを次のうちから一つ選べ。

1. 水撃作用による圧力上昇は，管内の流速が小さいほど大きくなる。
2. 水口の閉鎖時間を長くするほど，水撃作用による圧力上昇は小さくなる。
3. サージタンクは，圧力導水路と水圧管との接続部付近に設けられる。
4. 水圧管内の流れを急に止めて管内の圧力が急上昇する現象を水撃作用という。
5. サージタンクは，水撃圧が圧力導水路へ伝わるのを軽減する働きをもつ。

「水撃作用による圧力上昇は，管内の流速が小さいほど大きくなる」は誤りである。閉鎖による流速の変化が大きいほど，すなわち流速が大きく管路が長いほど，圧力上昇は大きくなる。そのため長い管路では，水口をゆっくり閉じること，圧力導水路と水圧管の接続部付近にサージタンクを設けて水撃圧の伝わりを軽減することが行われる。

26. 水力発電所の調速機に関する記述として，正しいものを次のうちから一つ選べ。

1. 案内羽根を急速に閉じるほど，水圧管内の水圧上昇は小さくなる。
2. 速度調定率を大きくすると，負荷変化に対する回転速度の変化は小さくなる。
3. 調速機は，発電機の励磁を調整して，端子電圧を一定に保つ装置である。
4. フランシス水車の調速機は，ニードル弁の開度を操作して流量を調整する。
5. 調速機は，負荷変化による回転速度の変化を検出し，水車の流量を調整する。

調速機は回転速度の変化を検出して案内羽根やニードル弁を操作し，水車の流量を調整する装置であり，これが正しい。速度調定率が大きいほど同じ負荷変化に対する速度変化は大きくなる。端子電圧を一定に保つのは自動電圧調整器である。ニードル弁はペルトン水車のもので，フランシス水車では案内羽根を操作する。急閉すると水圧上昇は大きくなる。

27. 河川の流況曲線に関する記述として，誤っているものを次のうちから一つ選べ。

1. 流況曲線は，1年間の日流量を大きい順に並べて描いた曲線である。
2. 平水量は，1年を通じて185日はこれを下らない流量である。
3. 渇水量は，1年を通じて365日はこれを下らない流量である。
4. 豊水量は，1年を通じて95日はこれを下らない流量である。
5. 低水量は，1年を通じて275日はこれを下らない流量である。

「渇水量は，1年を通じて365日はこれを下らない流量」は誤りで，渇水量は355日はこれを下らない流量である。流況曲線は日流量を大きい順に並べ，横軸に日数をとって描く。豊水量は95日，平水量は185日，低水量は275日はこれを下らない流量である。日数を入れ替えた選択肢に注意する。

28. 揚水発電に関する記述として，正しいものを次のうちから一つ選べ。

1. 揚水発電所の総合効率は，90 %を超える高い値となる。
2. 可変速揚水発電システムでは，揚水運転中にも入力を調整できる。
3. 同じ流量と総落差では，揚水時の入力は発電時の出力より小さい。
4. 純揚水式は，上池への河川からの自然流入量が多い方式である。
5. 揚水発電所は，深夜の軽負荷時間帯に発電運転を行う。

可変速揚水発電システムは回転速度を変えることで揚水運転中の入力を調整でき，これが正しい。総合効率は一般に70 %程度である。揚水時は損失水頭を加えた全揚程を効率で割るため，入力は発電時の出力より大きい。純揚水式は上池への自然流入がほとんどない方式で，自然流入の多いものは混合揚水式である。深夜は揚水し，昼間のピーク時に発電する。

29. 水力発電所の方式に関する記述として，誤っているものを次のうちから一つ選べ。

1. 水路式は，河川の勾配を利用し，長い水路によって落差を得る方式である。
2. ダム式は，ダムで河川をせき止め，その水位の上昇で落差を得る方式である。
3. 流込み式は，河川の流量を調整せずに，そのまま発電に用いる方式である。
4. 調整池式は，1日程度の負荷の変動に合わせて流量を調整する方式である。
5. 貯水池式は，数時間程度の短い周期で流量を調整する方式である。

「貯水池式は，数時間程度の短い周期で流量を調整する方式」は誤りである。貯水池式は大容量の貯水池に豊水期の水を貯え，渇水期に放流するなど季節的な流量調整を行う。調整池式は夜間や週末に貯水し，1日から1週間程度の負荷変動に合わせて流量を調整する。水路式とダム式は落差の得方，流込み式などは流量の使い方による分類である。

30. 水力発電の特徴に関する記述として，正しいものを次のうちから一つ選べ。

1. 水力発電所は，火力発電所に比べて運転に要する燃料費が高い。
2. 水車発電機の回転速度は，一般にタービン発電機の回転速度より高い。
3. 使用水量が一定のとき，水力発電の出力は有効落差の2乗に比例する。
4. 水力発電所は，一般に負荷の変化に対して出力を速やかに調整できる。
5. 水車発電機の回転子には，一般に円筒形回転子が用いられている。

水力発電所は起動・停止が容易で短時間ででき，負荷の変化に対して出力を速やかに調整できるので，これが正しい。水力は燃料を要しないので，燃料費は火力より低い。水車発電機は低速で極数が多く，回転子には突極形が用いられる。円筒形回転子で高速なのは火力のタービン発電機である。出力は P = 9.8QHη であり，流量が一定なら有効落差に比例する。

31. 水の流れにおけるベルヌーイの定理に関する記述として，誤っているものを次のうちから一つ選べ。

1. 圧力水頭は，圧力を水の密度と重力加速度の積で割った値である。
2. 位置水頭は，同じ高さの点でも流速が大きいほど大きくなる。
3. 速度水頭は，流速の2乗を重力加速度の2倍で割った値である。
4. 損失を無視すると，位置水頭，圧力水頭及び速度水頭の和は一定である。
5. 同じ高さの管路では，断面積が小さい所ほど圧力水頭は小さい。

「位置水頭は，同じ高さの点でも流速が大きいほど大きくなる」は誤りである。位置水頭は基準面からの高さだけで決まり，流速には関係しない。流速の影響は速度水頭 v²/(2g) に現れる。同じ高さの管路で断面積が小さい所では流速が大きくなって速度水頭が増すため，その分だけ圧力水頭 p/(ρg) は小さくなる。

32. 水車の構成部品に関する記述として，誤っているものを次のうちから一つ選べ。

1. 反動水車の吸出し管は，ランナから出た水の速度エネルギーを回収する。
2. ペルトン水車では，吸出し管を設けて放水面までの落差も利用する。
3. ペルトン水車のデフレクタは，噴流をそらして水圧の急上昇を防ぐ。
4. フランシス水車の案内羽根は，ランナへ流入する水量を調整する。
5. ペルトン水車では，ニードル弁によってノズルの噴射水量を調整する。

「ペルトン水車では，吸出し管を設けて放水面までの落差も利用する」は誤りである。ペルトン水車は大気中で噴流をバケットに当てる衝動水車であり，吸出し管はもたない。吸出し管はフランシス水車などの反動水車に設けられる。デフレクタは負荷遮断時に噴流をそらし，ニードル弁をゆっくり閉じることで水撃作用を抑える。

33. 水力発電所の落差に関する記述として，正しいものを次のうちから一つ選べ。

1. 有効落差は，水車の出力を水車の使用水量で割った値に等しい。
2. 水路の損失水頭は，水路内を流れる水の流速が小さいほど大きくなる。
3. 総落差は，取水口と放水口の水位差に損失水頭を加えたものである。
4. 有効落差は，総落差から水路などの損失水頭を差し引いたものである。
5. 損失水頭は，水路を流れる流量に関係なく，一定の値となる。

有効落差は総落差から取水口・水路・水圧管・放水路などの損失水頭を差し引いたもので，これが正しい。総落差は取水口の水位と放水口の水位の差そのものである。損失水頭は流速のほぼ2乗に比例するので，流速や流量が大きいほど大きい。出力を流量で割っても落差にはならず，9.8と効率で割る必要がある。

34. 同一の水車を，案内羽根の開度と効率を一定として有効落差を変えて運転するときの特性に関する記述として，正しいものを次のうちから一つ選べ。

1. 水車の使用水量は，有効落差に比例して変化する。
2. 水車の出力は，有効落差の1/2乗に比例して変化する。
3. 水車の回転速度は，有効落差の1/2乗に比例して変化する。
4. 水車の出力は，有効落差の2乗に比例して変化する。
5. 水車の回転速度は，有効落差の3/2乗に比例して変化する。

相似な運転状態では，ランナ周速と流速は √(2gH) に比例するので，回転速度と使用水量はいずれも有効落差の1/2乗に比例し，これが正しい。出力は流量と落差の積に比例するから有効落差の3/2乗に比例する。使用水量を落差に比例させたもの，出力を1/2乗や2乗としたもの，回転速度を3/2乗としたものは誤りである。

35. 次の文章は，水力発電所の出力に関する記述である。 流量Q[m³/s]の水が有効落差H[m]を落下するとき，重力加速度を9.8 m/s²，水の密度を1 000 kg/m³とすれば，理論水力は(ｱ)[kW]である。水車効率をη_t，発電機効率をη_gとすれば，発電機出力は理論水力に(ｲ)を掛けた値[kW]となる。ここで有効落差は，総落差から(ｳ)を差し引いたものである。 上記の記述中の空白箇所(ｱ)～(ｳ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次のうちから一つ選べ。

1. (ｱ) 9.8QH　(ｲ) η_tη_g　(ｳ) 速度水頭
2. (ｱ) 9.8QH　(ｲ) η_tη_g　(ｳ) 損失水頭
3. (ｱ) 9 800QH　(ｲ) η_tη_g　(ｳ) 速度水頭
4. (ｱ) 9 800QH　(ｲ) 1/(η_tη_g)　(ｳ) 損失水頭
5. (ｱ) 9 800QH　(ｲ) 1/(η_tη_g)　(ｳ) 速度水頭

(ｱ) 理論水力は ρgQH = 1 000 × 9.8 × QH [W] = 9.8QH [kW]であり，9 800QHはW単位の値である。(ｲ) 発電機出力は理論水力に水車効率と発電機効率の積 η_tη_g を掛けて 9.8QHη_tη_g [kW]。効率で割るのは揚水時の入力である。(ｳ) 有効落差は総落差から損失水頭を差し引いたものである。よって 9.8QH，η_tη_g，損失水頭 の組合せとなる。