원자력

 

원자력 발전소 또는 핵 발전소는 우라늄 등의 원자핵에 중성자를 쏘아 핵분열을 유발하고 그 에너지로 발전을 하는 발전소 이다. 원자력 발전을 우라늄 235를 연료로 사용한다. 에너지가 방출되면 방출된 에너지가물을 끓여서 증기를 만들고, 증기가 발전기에 연결된 터빈을 돌려서 전기를 만든다.

 

앞의 내용은 화력 발전과 동일하다. 하지만 화력 발전의 차이점은 석탄을 이용하여 물을 끓여 에너지를 만들고 원자력 발전은 핵분열 반응으로 에너지를 만든다는 차이점이 있다. 원자력 발전소는 방식에 따라서 차이가 있지만 크게 원자로, 가압기, 증기발생기, 터빈/발전기 및 복수기 등으로 구분할 수 있다

 

(1) 원자로: 화력 발전과의 차이점 이면서 원자력 발전의 핵심이라고 할 수 있다. 핵연료에서 핵분열을 통해 발생된 열로 냉각수를 약 320℃ 의 고온으로 가열시키는 역할을 한다.

 

(2) 가압기: 핵 분열을 지속하는 원자로 속을 통과하는 냉각수는 뜨겁게 데워지는데,보통의 물은 섭씨 100도(°C)에서 끓어 증기가 돼 버리기 때문에 높은 압력을 가해서, 물이 증기로 변하지 않고 증기발생기까지 이동할 수 있게 도와주는 역할을 한다.

 

(3) 증기발생기: 고온의 물을 증기로 변환시켜준다.

(4) 터빈/발전기: 증기가 터빈으로 전달되어 터빈이 회전하면 터빈 축과 연결되어 있는 발전기의 축이 함께 회전하면서 전기가 만들어진다.

(5) 복수기: 전기를 만들고 난 증기를 바닷물 또는 강물로 냉각시켜서 증기 발생기로 다시 보내는 역할을 한다.

 

원자력 발전소는 원자로 속에서 일어나는 핵분열반응의 속도를 조절하는 데 사용되는 감속재와 냉각수 및 냉각방식 들에 따라 그 종류를 구분한다. 발전용 자로는 비등경수로, 가압경수로, 가압중수로 등이 있다.

 

가압수형 원자로: 물을 감속재와 냉각재로 사용하고 높은 압력을 가해서 고온에서도 물이 끓지 않도록 함. 국내에서 건설된 대부분의 원전이 이 방식이며 한국형 원전도 여기에 속한다.

 

비등수형 원자로: 물을 감속재와 냉각재로 사용하지만, 가압수형 원자로처럼 압력을 가하지 않는다. 물이 원자로 안에서 끓고 그 증기가 바로 터빈을 돌려 열효율이 다른 원자로 보다 높음다.

 

가압중수로: 높은 압력을 가하는 것은 가압경수로와 같지만 감속재와 냉각수로 경수대신 중수를 사용한다.

※중수:중수소와 산소의 결합으로 만들어진 물. 보통의 물보다 무겁고 끓는점과 어는점이 높다.

 

수소폭탄과 원자폭탄.

원자폭탄

우라늄과 같은 원자번호가 큰 중원소의 원자핵에 중성자를 충돌시키면 원자핵에 분열반응이 일어나고 2개 이상의 중성자가 튀어나오게 된다. 이 핵분열 과정에서는 감마선과 중성자와 함께 엄청난 열에너지가 방출된다. 이러한 핵분열반응이 일정한 조건하에서 연쇄반응을 일으켜 확대되어 나가면 방대한 에너지를 방출하게 된다

 

수소폭탄

핵수소의 원자핵이 융합하여 헬륨의 원자핵을 만들때 방출되는 에너지를 살상·파괴용으로 이용한 폭탄이다.

 

참고자료

국회도서관