원자력발전 원리

원자력이란 핵분열이 연쇄적으로 일어나면서 생기는 막대한 에너지를 말합니다. 원자력발전은 우라늄이 핵분열할 때 나오는 열로 증기를 만들어 그 힘으로 터빈을 돌려 전기를 생산합니다

원자력발전과 화력발전의 차이

원자력발전과 화력발전의 차이


댐에서 떨어지는 물의 힘으로 터빈을 돌려 전기를 만드는 것이 수력발전입니다. 화력발전은 석유나 석탄을 때서 물을 끓이고 여기서 나오는 증기의 힘으로 터빈을 돌려서 전기를 만듭니다. 원자력발전도 화력발전과 마찬가지로 증기의 힘으로 터빈을 돌려서 전기를 만듭니다. 다만 원자력발전은 우라늄을 원료로 하여 핵분열할 때 나오는 열로 증기를 만든다는 점이 차이가 있을 뿐입니다. 원자력발전에서는 원자로가 화력발전의 보일러와 똑같은 역할을 하고 있습니다. 말하자면 원자로는 우라늄이 핵분열하여 에너지를 낼 수 있도록 만들어진 우라늄 전용 보일러 입니다

모든 물질을 구성하는 원자는 양성자와 중성자로 구성된 원자핵과, 그 주위를 돌고 있는 전자로 구성됩니다. 우라늄과 같이 무거운 원자핵이 중성자를 흡수하면 원자핵이 쪼개지는데, 이를 핵분열이라고 합니다. 원자핵이 분열하면 많은 에너지와 함께 2~3개의 중성자가 나옵니다. 이 중성자가 다른 원자핵과 부딪치면 또 다시 핵분열이 일어납니다. 이런 식으로 계속해서 핵분열이 이어지는 것을 핵분열 연쇄반응이라고 하며, 이 과정에서 생기는 막대한 에너지가 바로 원자력입니다. 우라늄 1g이 핵분열할 때 나오는 에너지는 석유 9드럼, 석탄 3톤을 태울 때 나오는 에너지와 맞먹는 양입니다.


핵분열의 원리

▲핵분열의 원리


원자력발전의 특징

우리나라 원자력발전량을 화석연료로 대체했을 경우 비교그림(2008년 기준

▲우리나라 원자력발전량을 화석연료로 대체했을 경우 비교그림(2008년 기준)


원자력발전은 경제적인 에너지원입니다. 우라늄 1g이 완전히 핵분열했을 때 나오는 에너지는 석탄 3톤, 석유 9드럼이 탈 때 나오는 에너지와 같습니다. 100만 kW급 발전소를 1년간 운전하려면 석유 150만톤이 필요하지만 우라늄은 20톤이면 가능하다는 얘기입니다. 그리고 원자력발전은 우라늄을 한 번 장전하면 12~18개월간 연료교체가 필요없기 때문에 그만큼 연료 비축효과 있습니다.

무엇보다 환경친화적 에너지입니다. 발전과정에서 이산화탄소가 전혀 나오지 않기 때문에 온실가스 감축에 가장 유리한 에너지원입니다.


원자력발전의 안전

원자력발전소의 안전개념

  • 첫째
    엄격한 품질관리와 여유 있는 안전 설계를 택합니다. 운전 중 각 기기에 가해지는 힘이나 온도 등에 대해 이들 기기가 충분히 견딜 수 있도록 설계를 여유 있게 하고, 모든 사용기기는 고품질의 것을 선택하며 품질관리를 철저히 하고 있습니다.

  • 둘째
    인터로크(Interlock) 시스템의 도입입니다. 원자력발전에 만약 인위적인 과실이 있을 경우에도 그 과실이나 오동작이 더 이상 진행 되지 못하도록 방어하는 기능을 갖추는 것입니다.

  • 셋째
    페일 세이프(Fail Safe, 고장 시 안전작동)라는 안전기능입니다. 이것은 기계가 고장 나더라도 자동적으로 안전이 확보 되도록 하는 장치입니다. 예를 들어 파이프가 파손된 상황에서는 밸브가 닫히는 것이 발전소 안전성 측면을 고려해 좋기 때문에 밸브가 자동적으로 닫히도록 설계돼 있습니다.


원자력발전소의 안정성 확보구조

원자력발전소의 안정성 확보구조









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