원자력발전원리

원자력 발전의 원리

원자력 발전은 물을 끓여서 증기를 만들고 이 증기로서 터빈을 돌려 발전을 한다는 점에서 일반 화력발전방식과 다를 바 없다. 하지만 화력 발전은 석유나 석탄을 태운 열로 증기를 만들지만 원자력발전은 우라늄이 분열할 때 나오는 열로 증기를 만든다.

즉, 우라늄과 같은 무거운 원자핵은 외부에서 중성자를 흡수하면 둘로 쪼개지는데 이를 원자핵분열이라 한다. 이때 2∼3개의 중성자와 막대한 에너지(열)를 내는데, 원자력 발전은 이때 발생한 열로 물을 증기로 바꾸어 발전을 하는 것이다

원자로의 중심부에는 핵연료가 있는데, 핵연료는 천연우라늄(U235 가 0.7%)의 함유율을 3~5% 정도로 높인 농축우라늄을 가공한 연료소자(Pellet)를 피복관 속에 넣은 후 양단을 용접하여 밀폐한 연료봉을 모아 다발로 만들어 사용하고 있다(핵연료 집합체). 핵연료 내에 존재하는 U235는 중성자와 충돌시 핵분열반응을 일으키며 이 때 많은 에너지와 2~3개의 새로운 중성자를 방출하게 된다. 이들 새로운 중성자가 또 다른 U235와 충돌하여 원자로 내에서는 지속적인 핵분열 연쇄반응을 일으키게 된다.

핵연료로부터 많은 에너지를 빼앗은 냉각재는 증기발생기로 보내져 2차급수(경수)를 가열하게 되고 그 결과 발생된 증기가 터빈을 돌리게 되며 이 때 터빈에 같이 연결된 발전기에서 전기가 만들어진다.

우라늄 1g이 분열할 때 생기는 에너지는 석유 9드럼(1800ℓ), 석탄 약 3톤이 완전 연소할 때 생기는 에너지와 맞먹는데, 곧 우라늄은 석탄보다 약 300만 배의 열을 낸다고 할 수 있다.