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1. 원자력발전의 원리
□ 기 본 원 리
원자력발전은 원자로 내에서의 핵분열 반응에 의한 에너지로 물을 끓여 증기를 만들고 이 증기로서 터빈을 돌려 발전을 하는 방식이다. 핵 연료봉에 저장된 핵연료의 분열이 일어나면서 연료봉은 뜨거워지고 이 주위로 물을 흐르게 하여 뜨거운 증기를 만들고 이 증기로 터빈을 구동시켜서 발전기가 돌아가게 하는 원리이다.
□ 핵 분 열
우라늄 235원자의 원자핵이 중성자를 흡수하면 2개의 다른 원자핵으로 분열 하는 것을 핵분열이라고 한다. 이때 분열하는 원자핵은 전혀 다른 물질로 변화하면서 엄청난 열을 발생하게 되고 동시에 중성자가 2~3개가 발생하여 튀어나간다. 이때 튀어나가는 새로운 중성자가 또 다른 우라늄 235원자와 충돌하여 원자로 내에서는 지속적인 핵분열반응이 가능해진다.
□ 원 자 로
원자력 발전의 핵심은 원자로에 있다. 원자로는 화력발전소로 따지면 연료를 태워 증기를 발생시키는 보일러인 셈이다. 우라늄이 핵분열을 통해 감소된 만큼의 질량이 에너지로 변하는 곳이다.
원자로 안에는 물이 채워져 있고 물속에는 두 종류의 봉이 담겨져 있다. …(생략)
① 비등경수로 (Boiling Water Reactor : BWR)
② 가압경수로 (Pressurized Water Reactor : PWR)
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다른 원자로와 특히 구별된다. 즉, PWR의 제어봉 집합체는 원자로 상부에 위치하여 노심 상부에서부터 삽입되지만 BWR은 원자로 상부에 증기분리기 등이 위치하기 때문에 제어봉 집합체는 원자로 하부에 위치하며 노심 하부에서부터 고압의 유압계통에 의해 삽입된다. 또한 BWR에는 Torus 또는 Supperession Pool이 존재하는데, 이는 원자로나 원자로재순환계통으로부터 많은 양의 증기가 방출되는 사고가 발생하였을 때 방출된 열을 제거하는데 사용된다.
② 가압경수로 (Pressurized Water Reactor : PWR)
-원자로 냉각재계통 (Reactor Coolant System : RCS)
원자로냉각재계통은 원자로를 담고 있는 원자로 압력용기와 이에 연결된 2,3또는 4개의 동일한 열전달 회로로 구성된다. 또한, 원자로냉각재계통에는 가압기 및 보조계통이 포함되어 있다. 가압기는 원자로냉각재계통의 압력을 유지하게 하며 원자로 공급자 또는 열전달 회로 수에 관계없이 1개만 있다. 원자로냉각재계통은 원자로에서 생성된 열을 증기발생기에 전달하고 증기발생기는 증기를 발생시켜 터빈을 돌린다. 냉각재로는 경수를 사용하며 경수는 중성자의 감속재 및 반사체로서의 역할도 겸하며 동시에 중성자 흡수물질인 붕산이 용매 역할을 한다. 냉각재계통은 정상운전 온도와 압력에서 냉각재를 기타의 계통과 분리하는 경계면을 형성하여 이를 원자로냉각재 압력경계라고 하며, 방사성물질이 2차계통이나 발전소 내의 타 계통에 유출됨을 방지한다.
PWR은 경수를 감속재 및 냉각재로 사용하기 때문에 경수형 원자로로 분류된다. 일반적으로, PWR은 3개의 독립적인 냉각계통으로 구성되어 있으며, 각각의 냉각계통은 서로 완전히 분리되어 있다. 따라서, 각 냉각계통을 순환하는 물은 서로 섞일 수 없으며, 1차계통의 냉각재에 존재할 수 있는 방사성 물질이 2차계통의 터빈이나 복수기로 이동되지 않는다. 또한, 방사성 물질이 포함되어 있을 가능성이 높은 1차계통의 냉각재가 누출되는
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