원자력 발전

목차

▲ 원자력 발전

▲ 원자로의 형태
∙ 핵분열로
∙ 고속증식로
∙ 핵융합로

▲ 원자력발전소의 입지 요건

▲ KALIMER(Korea Advanced LIquid MEtal Reactor)

▲ 해수담수화용 원자로(SMART)

▲ 제4세대 원자로

본문내용

핵융합 장치가 20-30초 정도 지속하던 핵융합발전가능 조건을 3백초 동안 운전할 수 있는지를 실험한다는 말이다.
ITER라는 국제 공동 핵융합로 건설 사업(2015년 완공예정)에서도 이와 같은 토카막 형태를 선택하고 있다. 때문에 K스타에서 얻은 연구 결과를 바탕으로 ITER사업에서도 선진국과의 개발협력을 위하여, K스타를 ITER의 실험용으로 활용할 수 있게 개방하고 나머지는 우리나라가 부품을 만들어 현물 출자를 하는 방식으로 ITER 사업에 참여하는 방안을 정부와 논의 중이다.
▲ 원자력발전소의 입지 요건
원자력 발전소의 입지요건으로는 발전특성상 큰 냉각원을 가지고 있어야 한다는 것이다.
발전에 필요한 터빈을 돌리고 난 후의 수증기는 냉각원에서 냉각되어 다시 물이 되고, 이 물은 원자로심에서 다시 고온,고압의 수증기로 바뀌게 되는데, 이 때, 수증기가 다시 물로 환원되기 위해서는 매우 큰 냉각원을 필요로 하게 된다. 때문에 우리나라의 경우에는 모든 원자력발전소는 해안가에 위치하여서, 바닷물을 냉각수로 이용하고 있다. 외국의 경우 해안가에 위치하지 않고, 강 주변에 위치하는 경우가 있는데, 이때는 원자로시설보다 훨씬 큰 Air- Cooler를 갖추어 공기로 수증기를 냉각시키는 곳도 있다.
그리고 발전소에서 생산된 전력은 거리가 멀어질수록 전력 손실률이 매우 커지기 때문에 장거리 운송을 하는 경우에는 비경제적이다. 따라서, 일반적으로 도시나 공업 지역 등 전력 소비지 가까이(40～80km)에 입지하는 것이 유리하다. 그러나 발전소 시설 자체는 만일의 사고 발생시 주민피해를 최소화하기 위하여, 주변 사회와 격리가 가능한 인구 밀도가 낮은 곳을 부지로 선정하여 사용하고 있다.
또한 지진발생 가능지역으로부터 멀리 떨어져야 하며, 지반이 견고한 곳에 위치하여야 한다.
▲ KALIMER(Korea Advanced LIquid MEtal Reactor)
안전성과 경제성이 획기적으로 향상되고, 핵확산 저항성과 환경친화성을 갖는 액체금속로
전기출력 150MWe의 금속연료 장전 소듐냉각 풀형 원자로
기대효과
액체금속로 상용화에 대비한 전략 핵심기술 확보
제4세대 원자로시스템 국제공동개발 참여로 세계 최고 수준의 기술확보 가능
우라늄자원의 효율적 활용을 통한 국가 에너지 공급 자립도의 획기적 향상
처분 방사성폐기물량 감소를 통한 사용후핵연료 저장문제 해결
▲ 해수담수화용 원자로(SMART)
SMART란?
SMART는 원자력 중장기 사업의 일환으로 한국원자력연구소에서 주도적으로 연구개발하고있는 원자로 이름입니다. SMART는 System-integrated Modular Advanced ReacTor에서 따온 말로 신형 일체형 모듈식 원자로란 의미를 내포하고 있습니다.
SMART는 향후 미래 원자력 수요 환경에 대비하고 증가 일로의 해수담수화 수요 등 원자력에너지의 비전력분야 활용을 위해 대용량 원자로에 비해 활용성이 다양한 다목적 중소형원자로로 개발되고 있습니다. 또한 SMART는 대형 냉각재상실사고 방지 등으로 획기적인 안전성이 보장되는 일체형원자로(Integral Reactor)로 개발하고 있습니다. 중소형원자로인 SMART는 대용량 발전용 원자로와는 달리 고유안전 또는 피동안전 등의 신안전기술 접목이 용이하며 이는 궁극적으로 한 단계 높은 원자로 안전성을 보장할 수 있습니다. 또한 모듈 개념적용과 기기제작공장에서 제작조립하여 현장에서 모듈단위로 설치하는 방법활용으로 품질향상에 따른 안전성향상, 건설기간을 단축하여 경제성을 높일 수 있는 기술 집약적 원자로입니다
SMART이용
여러 가지 활용분야중 현재 원자력 이용의 대표적 관심 및 활용분야로서는 인구증가, 산업화에 따른 수자원 부족으로 야기되는 식수, 공업용수, 생활용수를 풍부하게 공급할 수 있는 해수담수화를 위한 에너지원과, 국가간의 수출입 물동량 증가에 따라 요구되는 대형 Container선 등의 선박추진 동력원으로서 활용이 있습니다. 발전목적 이외의 원자로들은 대부분 그 출력 규모에서 중소형 급의 원자로들이다. 중소규모 원자로는 근본적으로 중소규모 전력이 필요한 지역, 고립지역, 전력망이 작거나 원자력을 이용코자 하는 개발도상국과 같이 대형 원자로 건설이 어려운 경우에 중소규모의 전력생산공급에도 매우 유리한 원자로입니다.
SMART원자로는 다목적으로 활용이 가능하며 특히 소규모 전력생산과 해수 담수화의 에너원으로 활용을 목적으로 하고 있습니다.
중동 및 북아프리카 지역 등 상대적으로 담수부족을 겪고 있는 지역에 기술수출도 가능할 것으로 예상하고 있다.
▲ 제4세대 원자로
기존 원자로와 다른 핵연료나 냉각재 등을 사용해 안전성과 경제성은 10배 이상 높인 대신 방사성 폐기물은 크게 줄인 것으로 현재의 3세대 원자로와 구별해 4세대 원자로로도 불린다. 현재 1～2년 주기로 바꿔야 하는 핵연료를 10년 이상 사용하거나, 원자로 관리를 컴퓨터로 자동화해 사고 가능성을 크게 줄인다는 목표다. 특히 원전 사고중 가장 큰 피해를 줄 수 있는 '노심 용융' 가능성을 현재의 10%이하로 낮추고, 핵폐기물도 10% 수준으로 줄일 계획이다.
남아프리카공화국의 자갈밭원자로(PBMR)
PBMR은 작고, 안전하고, 깨끗하면서 높은효율과 값이싸다는 장점을 갖고 있다. 핵연료로는 탄소코팅 핵연료(pebble)을 사용한다
남아공의 에스콤사는 헬륨 냉각재를 사용하는 100메가와트급 모듈형 원자로 건설중이며 2003년까지 파일롯 원전을 건설할 예정이다.
PBMR이 국민수용성을 확보할 수 있다고 믿는 이유 중의 하나는 바로 이 원전의 고유 안전성이다. 이 원전은 절대 핵연료 용융사고가 나지 않는다. 야구공 정도 크기의 구형 핵연료는 탄소로 코팅되어 있으며 핵연료 최대 온도는 화씨 2,900도를 넘지 않는다. 이 온도는 핵연료 용융점보다 650도 낮은 온도이다.
에스콤은 PBMR이 경제성도 좋을 것으로 예상하고 있다. 경수로에 필요한 각종 안전설비가 여기에는 필요 없기 때문이다. 또한 운전중 계속해서 핵연료를 교체할 수 있어 핵연료 재장전을 위해 발전소를 정지시킬 필요가 없다. 또한 모듈형 설계라서 건설기간도 매우 짧다

키워드

원자력,   발전,   발전소,   원자로,   핵융합