| [ garbages ] in KIDS 글 쓴 이(By): cookie () 날 짜 (Date): 2011년 03월 14일 (월) 오후 08시 07분 44초 제 목(Title): Re: 후쿠시마 원자력 발전소 쫄병 글에 대글을 달아야 하나 싶지만 다른 분들에게도 도움이 될듯 싶어 추가. 사고가난 일본 원전의 비등수형 원자로와 우리나라 원전의 대부분을 차지하는 가압수형의 차이는 냉각재 순환과 증기발생방식 차이. 비등수형은 원자로 내의 압력이 비교적 낮기 때문에 운전중에는 핵분열이 일어나는 압력 용기 내의 냉각수는 항상 부글 보글 끓고 있고 (즉 비등수) 수증기 상태로 압력용기를 빠져나와서 그 증기가 직접 터빈을 돌리는 방식. 따라서 압력용기 상부에는 증기 공간이 있음. 압력 75 기압 온도 285도. 터빈을 빠져나온 증기는 열교환기를 통해 바닷물 등으로 식혀서 저온 저압의 물로 응축시키고 펌프로 가압을 해서 다시 압력용기 내로 밀어넣어 순환을 시킴. 가압수형은 압력용기의 내부 압력을 더 높여서 물의 비등점이 높여서 더 뜨거운 온도에도 불구하고 물이 끓지 않게한 채로 액체상태의 물로 순환시킴. (158 기압, 375도) 즉 수증기 대신 고온 고압의 물(가압수)을 냉각재/열교환매질로 사용함. 그러므로 원자로의 1차 순환계 전체에 기체 상태의 수증기는 거의 없고 항상 고온수로 가득 차 있음. 가압수형에서는 원자로 내부에서 뜨거워진 냉각수가 고온고압의 액체상태로 원자로를 빠져나와서 증기발생기라는 일종의 열교환기에서 터빈 측의 2차 순환계의 물로 열을 전달해서 물을 끓게 그 증기로 터빈을 돌림. 증기발생기에서 열을 빼았겨 식은 냉각수는 펌프로 다시 압력용기내로 순환을 시킴. 즉 터빈을 직접 돌리는 증기는 증기발생기에서 뜨거운 1차 냉각수에의해 데워져 증기로 발생함. 일종의 중탕 개념. 그리고 원자로가 발전을 중지해도 계속 열이 나오는 것은 주로 방사능 동위원소 들의 자연 붕괴에 의한 열임. 원자로 정상 가동시에는 연료인 우라늄이 연쇄 핵분열 반응을 해서 열을 내지만 가동 중지하면 그런 열은 나오지 않지만 핵분열 과정에서 생긴 부산물 (즉 우라늄이 타고 남은 재 ^^)로 반감기가 짧은 여러가지 분열성 물질이 쌓이는데 그것들이 빠르게 자연붕괴하면서 또 중성자를 포획해서 분열하며 다량의 열을 발생시키기 때문임. 통상 정지 직후에는 원자로 출력의 5-10% 정도의 열이 나온다고 함. 반감기가 짧으므로 10일 정도 계속 냉각시키면 쉽게 냉각 가능할 정도로 열 발생이 충분히 떨어진다고 함. 그런데 그런 냉각과정 중에 만약 냉각수의 수위가 내려가서 연료봉이 공기중에 노출되게 되어 냉각수가 붕괴열을 식히지 못하면 저절로 온도가 올라가 45 분 정도면 연료봉이 고온을 견디지 못하고 연료봉이 발화하여 녹고 방사능 연료가 새어 나오고 수소가 발생하는 사고가 터지는 것임. 연료봉은 우라늄 연료 알맹이(옐로 케이크)를 지르코늄 합금 케이싱으로 둘러 싸고 있는데 2천도 이상의 고온에서는 이 지르코늄이 반응성이 굉장히 높아져서 쉽게 산화/발화함. 그 과정에서 수증기를 환원시켜 수소가 다량 발생함. 이번에 원자로의 폭발도 이 수소가 쌓인게 원인으로 추정됨. 그동안 이 말썽쟁이 지르코늄을 스텐레스등 다른 재료로 대체하기 위해 많은 시도가 있었으나 기계적 우수성과 중성자 흡수율 등 때문에 현재도 마땅한 대체가 힘듬. 오래전 부터 지적되던 원자로의 대표적 취약성. 세슘과 요드의 농도에 신경 쓰는 것은 그것들이 파손된 연료봉에서 새어나오는 대표적인 핵분열 부산물이라 핵연료 손상여부를 판단할수 있고 또 비교적 반감기가 길고 인체에 잘 흡수되어 환경위험이 크기 때문. 또 원래 수소가 쌓여 이를 원자로 외부로 배출 할 때는 소규모로 일부러 점화 연소시키고 또 원자로 건물의 팬으로 통풍을 해서 수 소가 대규모/고밀도로 축적/농축 되거나 폭발이 일지 않도록 하는데 이번에 정전으로 그게 제대로 동작하지 않은 듯. 아직은 완전히 안전하다고 말할수는 없어도 이제 원자로가 정지된지 어느정도 지나 열발생이 점차 줄고 있어 큰 사고의 가능성이 줄었고 또한 일본의 원자로 사고 대처 능력이 비교적 만족스러워 보이니 우리나라 사람들이 이걸로 걱정을 할 정도는 아닌듯. 체르노빌은 물론이고 스리마일 때에 (노심 절반 용해, 격납고 내부로 오염된 냉각수 대량 유출) 정도로도 사고가 커질 가능성 작음. 주변 주민에 대한 건강상의 피해는 미미한 수준. |