원자력
원자력발전은 핵분열 반응으로 발생하는 열을 사용해 물을 증기로 만들고, 그 증기로 터빈을 돌려 전기를 만드는 방법이다. 핵분열은 크고 무거운 원자핵이 외부의 강한 힘으로 쪼개지는 현상을 말한다. 원자력은 자연계에서 가장 무거운 원소인 우라늄을 이용한다. 우라늄 원자핵에 빠르게 움직이는 중성자를 충돌시키면 바륨, 크립톤, 스트론튬, 제논과 같은 더 가벼운 원소로 쪼개지면서 에너지와 중성자를 함께 방출한다. 이 중성자는 다른 우라늄 원자핵과 반응하여 다시 에너지와 중성자를 생성하고, 이러한 과정이 반복되어 일어나므로 핵분열 에너지를 긴 시간에 걸쳐 꾸준하게 얻을 수 있다. 이 에너지로 물을 끓여서 터빈을 돌려 전기를 얻는 것이 바로 원자력발전이다.
원자력 (2021년 기준) (출처 : 한국전력)
발전비중 : 27.4%
발전량 : 158,015GWh
원자력발전은 우라늄-235가 2~5%만 농축되어 있는 저농축우라늄을 핵연료로 사용하여 18개월 내외의 발전주기 동안 핵분열이 지속적으로 서서히 일어나도록 한다. 또한 붕소로 이루어진 제어봉으로 핵분열 연쇄반응을 멈추게 할 수도 있다. 발전 과정에서 이산화탄소는 거의 발생하지 않으며 산업 전체로 보더라도 화석연료 발전에 비해 탄소배출량이 적다.
원자력발전은 에너지를 만들어내는 과정에서 방사선과 방사성 물질이 발생하기 때문에 최우선적으로 고려하는 것이 안전성이다. 우리나라 원전은 방사성물질이 외부로 누출되는 것을 방지하기 위해 다섯 겹의 5중 방호벽으로 이루어져 있다. 또한 불의의 고장이나 사고로부터 안전성을 높이기 위해 다중성·다양성·독립성 3가지의 설계 원칙을 따르며, 지진이나 해일 등 자연재해에도 대비 하고 있다.
원자력발전에 있어 선결과제로 꼽히는 것은 사용후핵연료 처리 문제이다. 말 그대로 핵연료물질을 발전용 또는 다른 방법으로 핵분열시킨 후 배출되는 고준위 방사성 폐기물을 뜻한다. 겉으로 보기엔 일반 핵연료물질과 차이가 없지만, 이미 핵분열 반응을 했기에 고열을 방출하고 그 방사선의 반감기가 길어 세심한 관리 보관이 필요하다. 핵연료를 다 쓰고 나면 열이 식을 때까지 수조에 임시 보관 후 방사능이 어느 정도 낮아지도록 원전 내에 중간 저장하고 있으나 포화 시점이 다가오고 있다. 최종 단계인 영구처분을 위한 기술 개발과 관리계획에 대해서는 심도깊은 논의가 필요하다.
원자력 발견의 역사
1895 X광선의 발견 : 금속이 진공과 접해 있을 때 금속의 전자들이 진공으로 방출되는 실험 중 빛이 통과할 수 없게 막아놓은 진공관리 아닌, 실험실에 있던 금속종이에서 발광하는 것을 확인함
이를 통해 눈에 보이지 않으면서 사물을 통과하는 성질을 지닌 새로운 종류의 광선을 발견함
이를 X선이라고 명명했다.
빌헬름 콘라트 뢴트겐
1845.03.27~1923.02.10
1896 방사선(베크럴선)의 발견 : 우라늄염을 이용해 빛을 내는 실험을 하다가 우연히 방사선을 발견함. 우라늄염과 사진건판을 잘 싸서 서랍 속에 보관했는데, 실험을 하기도 전에 모든 사진건판이 강한 빛에 노출되는 것을 발견함
외부 에너지와는 관계없이 방출되는 무언가를 발견했다.
앙리 베크럴
1852.12.15~1908.08.25
1898 방사능 연구와 명명 : 아라늄보다 빛에 민감한 물질을 발견한 마리 퀴리는 이 물질들이 두가지 원소릐 혼합물 이라는 사실을 밝혀냈으며, 금속 라듐을 분리하는데 성공. 우라늄처럼 자연계에서 빛에 반응하거나 원자를 분리하고, 고유의 파장을 나타내는 물질들에 대해 정리함
위 현상을 방사능이라 정리, 여기서 나오는 빛을 방사선이라고 명명했다.
마리 퀴리
1867.11.07~1934.07.04
1905 질량-에너지 등가원리(E=mc2) : 기존 뉴턴의 물리한)중력이 없는 상태에서 정지한 물체는 아무런 에너지를 잦지 않는다. 아인슈타인의 물리학)우주에서 정지한 물체는 질향에 상응하는 에너지를 지닌다.
핵반응이 일어나는 과정에서 발생하는 엄청난 에너지를 설명할 수 있는 이론이다.
알버트 아인슈타인
1879.03.14~1955.04.18
1938 핵분열의 발견1 : 우라늄에 중성자를 쬐어 자연계에 존재하지 않는 93번째 원소를 만들어내려고 시도하다 우라늄보다 윌씬 작은 원자번호가 생성되고 있는 것을 알아냄
오토한은 핵분역의 과정을 발견했다
오토한
1879.03.08~1968.07.28
1938 핵분열의 발견2 : 우라늄이 쪼개지면서 나오는 에너지의 근원을 찾기위해 아인슈타인의 '질량-에너지 등가원칙'과 유사한 결과가 도출되어 아인슈타인의 주장에 힘을 실어주게 되었음
마이트너는 핵분열의 근거를 발견했다.
리제 마이트너
1878.11.07~1968.10.27
정책
(IAEA-PRIS 2019년 3월 기준, 단위 : 개)
원전해체를 원전산업의 새로운 먹거리로 육성함에 따라, 2035년까지 세계 원전해체 시장 점유율 10%를 달성하고 세계 5위권 이내로 진입하는 것을 비전과 목표로 4대 과제를 담고 있습니다.