홈
로그인
이메일
사이트맵
관리자
A/S보증
제목
원전▽
닉네임
nana
등록일
2017-11-11 03:05:13
내용

원자로를 사용한 원자력 발전에 대하여

 

1986426일 우크라이나의 키예프 남쪽 130km에 있는 체르노빌원자력발전소의 제 4원자로에서 방사능이 유출되어 많은 피해가 생긴 체르노빌원자력발전사고로 (31명 사망, 18천 명 부상) 과연 원자력발전이 안전한가하는 해묵은 논쟁이 다시 가열되었다.

핵분열에 수반되는 연쇄반응을 적절히 제어하면 실제로 사용할 수 있는 막대한 에너지를 얻을 수 있다. 중성자 흡수제, 연쇄반응의 감속제, 및 냉각수 등과 핵분열 연료 (우라늄과 플라토늄 등)를 가진 원자로를 사용하면 에너지를 얻을 수 있는 것이 가능하다는 것이 이탈리아의 물리학자 E. 페르미에 의하여 제안되었고 그 후 페르미는 미국에 망명하여 시카고 대학의 축구장에 세계 최초의 원자로를 설계 건설하였다.

이 원자로는 극반경이 3 m 9 cm이며 적도 반경은 3 m 88 cm인 타원형으로 제작되었다. 핵연료인 우라늄의 총량은 6톤이었고 감속제로는 흑연이 사용되었으며 카드뮴 막대기를 사용하여 중성자를 흡수하였다. 1942122일 오후 220분 흑연 층이 57층 쌓여졌을 때 마침내 인류 최초의 원자로가 가동되었다. 인공 방사능의 생성을 최소화하고 1/2 와트의 출력 상태가 28분간 지속되었다. 곧 이어 아르곤 원자력 연구소에 출력 100Kw의 제2의 원자로가 그리고 워싱톤 주의 핸포드에 폭탄 제조용 플루토늄을 본격적으로 생산하는 원자로가 건설되었다. 2차 대전 후에는 원자력 발전에 대한 연구가 본격화되어 영국의 콜더 홀 발전소가 처음으로 1956년에 상업운전을 시작하였다.

 

 

 

 

 

그 후 원자력발전이 미국 등의 선진국에서 본격화되었지만 1979328일 펜실베이니아 주 드리마일 섬 (Three Miles Island: 약칭 TMI) 원전 2호기에서 일어난 원자로 용융 사고 이후로 원자력발전의 안정성이 문제가 되어 미국에서는 약 30년 동안 원자력 발전소가 새로 건설되지 않았다. 이 사고는 냉각장치 파열로 핵연료가 누출된 미국 원자력 발전사상 최대의 사고였으므로, 원자력발전소를 가지고 있는 세계 각국에 원자력 누출사고의 심각성에 대한 경종이 되었고, 사고방지책에 부심하게 하는 계기가 되었다. 그 동안 앞에서 언급한 체르노빌사고도 일어났지만 최근 들어 화석연료의 사용으로 인한 환경문제가 심각해지자 다시 원자력발전에 대한 관심이 높아지고 있다.

원자력발전은 화석연료를 사용하지 않으므로 온실기체를 배출하지 않지만 방사능의 유출, 방사능페기물의 처리 및 열을 전기로 변환시킬 때 발생하는 폐열 등의 문제와 아울러 사람들이 가지고 있는 원자력에 대한 두려움을 극복해야하는 과제를 가지고 있다. 원자력발전에 문제가 없는 것은 아니지만 비교적 안전하다는 생각이 점차 확산되고 있고 심각한 환경문제로 인하여 앞으로도 계속 원자력발전이 활발하게 이루어질 것이다. 2004년 현재 세계 각국에서 주요 에너지원으로서 매우 중요한 역할을 담당하고 있다. 미국의 경우 현재 100여개 이상의 원자력 발전소가 가동 중이며, 가까운 일본의 경우만 해도 50여개 넘는 원자력발전소를 운영하고 있고 영국, 프랑스, 캐나다, 독일, 스위스 등 전 세계적으로 500여개가 훨씬 넘는 원자력발전소가 현재 가동 중이거나 건설 중에 있으며, 또한 차세대 원자력발전에 대한 기술개발을 위해 심혈을 기울이고 있다.

우리나라는 1962년 트리가 마크 II (TRIGA MarkII) 연구용 원자로가 최초로 가동되면서 원자력에 대한 연구가 본격적으로 시작되었고, 우리나라 최초의 원자력발전소는 고리 1호기로 1978년에 상업운전을 시작한 후로 20056월 현재 총 20기의 원자력발전소가 가동 되고 있으며, 2기의 원자력발전소가 건설 중에 있다.

원자핵이 분열할 때 일어나는 연쇄반응을 제어하여 서서히 일어나게 하면서 에너지를 안전하게 얻어내는 장치가 원자로이며 연료로 대체로 우라늄 23523% 정도로 농축하여 사용하고 있다. 현재 사용되고 있는 상업용 원자력 발전기에는 가압경수로형, 비등경수로형, 고온가스냉각로형, 그리고 가압중수로형이 있다. 원자로형이나 제작회사에 따라 원자로 운전특성이 약간씩 차이가 있기 때문에 주변계통이나 기기가 다소간 상이한 점이 있지만 어느 것이나 발전의 기본 원리는 동일하다.

 

원자로의 중심부에 우라늄 23525%정도로 농축한 것을 피복관 속에 차곡차곡 채운 후 양단을 용접하여 밀폐한 연료봉을 모아 다발로 만들어 연료로 사용하고 있다. 핵연료 내에 존재하는 235U가 적절히 제어된 중성자와 충돌하여 나오는 에너지를 이용하여 물을 가열하여 증기를 만들고 이 증기로서 터빈을 돌려 발전을 한다. 감속제는 연료봉 사이에 채워지며 중성자의 속도를 감소시키는 동시에 냉각 작용도 한다. 우라늄광석에 함유되어 있는 붕소는 중성자를 흡수하여 연쇄반응을 방해하므로 붕소를 제거하여 농도가 0.1ppm이하가 되게 해야 한다. 우라늄의 대부분은 (99.2 %)은 핵분열(99.는 우라늄 238이고 원자로에서 필요로 하는 연료는 0.715 %에 불과한 우라늄 235t 우라우라늄 235를 분리하는 데 시간이 오래 걸린다. 보편적으로 사용하는 방법은 기체인 육플루오린화우라늄 (UF6)을 만들어 질량차이을 이용하여 우라늄 235를 분리하여 농축시켜 사용한다.

fdzkeepv175vsa877yiw229
이용약관
개인정보처리방침
이메일주소무단수집거부
Enter password