2. 전력 공학 > 12. 원자력 발전

2. 전력 공학 > 12. 원자력 발전

 

1. 원자력 발전의 기본 원리

 

1. 원자력 발전의 원리

 

1) 원자력 발전은 화력 발전과 같이 급수를 가열하여 증기를 만든 후 그 증기를 이용하여 터빈을 돌려서 발전하는 방식이다.

 

2) 증기를 사용하여 발전하는 원리는 화력 발전과 유사하나 화력 발저느이 보일러를 원자로로 바꾸고 석탄 대신 우라늄을 원료로 사용한다는 점이 다르다.

 

2. 원자력 발전의 특징

 

1) 장점

 

-연료비가 훨씬 적게 들기 때문에 전체적인 발전 원가 면에서 유리하다

-분진, 유황 등으로 인한 대기나 수질, 토양 오염이 없는 깨끗한 에너지원이다.

-원자력 발전소의 설계, 건설, 운전은 국내 관련 산업 발달을 크게 촉진시킨다.

 

2) 단점

 

-방사능의 피해가 엄청나므로 방사능 누출에 대한 안전 대책이 중요해진다.

-화력 발전소보다 건설비가 증가한다.

-안전 문제로 포화증기를 사용하여 증기 조건이 나쁘므로 열효율이 저하된다.

 

 

2. 열중성자 원자로

 

1. 열중성자 원자로의 구성 요소

 

-액연료

-감속재

-냉각재

-반사체

-제어봉

-차폐재

 

2. 각 구성 요소의 기능

 

1) 감속재

-역할: 액분열에 의해 발생된 고속 중성자를 열중성자까지 속도를 낮추는 역할

-재료: 경수 H2O, 중수 D2O, 흑연, 산화 베릴륨 BeO

 

2) 냉각재

-역할: 원자로 내에서 발생한 열에너지를 외부로 끄집어 내는 역할

-재료: PWR-경수 H2O, PHWR-중수(D2O)

 

3) 제어봉 (제어재)

-역할: 원자로 내에서 핵연료와의 위치를 변화시켜서 원자로 내의 중성자를 적당히 흡수하여 열중성자가 연료에 흡수되는 비율을 제어하는 역할

-재료: 중성자 흡수가 큰 물질, 카드뮴, 붕소, 하프늄

 

4) 반사체

-역할: 핵분열로 발생한 중성자가 외부에 누출되는 것을 밫지하는 역할

-재료: 경수, 중수, 흑연, 산화 베릴륨 등

 

5) 차폐재

-역할: 원자로 내부의 방사선이 외부에 누출되는 것을 방지하기 위한 벽의 역할

-재료: 콘크리트, 물, 납 등

 

 

3. 원자로의 종류

 

1. 비등수 원자로 (BWR: Boiling Water Reactor)

 

1) 원자로에서 발생한 열로 증기를 만들어 직접 터빈에 보내는 방식이다.

2) 방사능 누출에 대한 문제가 있는 원자로 형식이다. 우리나라에서는 채용하지 않는 원자로

3) 직접 열전달 방식이므로 증기 발생기가 필요 없다.

 

2. 가압수형 경수로 (PWR: Pressurized Water Reactor)

 

1) 원자로에서 발생한 열을 열교환기에 보내 증기를 만든 후 터빈에 보내는 방식이다.

2) 방사능 누출에 대한 문제가 없다. 우리 나라에서 거의 대부분 채용하고 있는 원자로

3) 반드시 가압기와 증기 발생기가 필수적이다.