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원자력 발전소에 대한 찬성 입장

This is impossible but also inevitable
by

Young Ahn

on 19 June 2013

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Transcript of 원자력 발전소에 대한 찬성 입장

원자력 발전에 대한 과학적 탐구와 찬성 입장
10834 안영진
10837 이종석
10641 홍순우
개념 & 정의 내리기
기존 원전이 만난 한계
차세대 원자력 에너지: 고속증식로
핵 폐기물 재사용
차세대 원자력 에너지: 토륨
안전성
원전에서 나오는 사용후 핵연료에는
우라늄, 플루토늄, 넵투늄, 퀴륨, 아메리슘
과 같은
악티늄족 핵종
이 있는데, 반감기가 수만년에 달하는
고준위폐기물
이다.

하지만 최근에 개발된
파이프프로세싱
은 악티늄족 핵종을 동시에 뽑아낸다.그리고 이는 악티늄족 핵종은
'고속로'
에서 재사용이 가능하다.
원자력 발전이란?
팀의 '찬성'입장
원자력 발전의 의미는 원자력 발전소 또는 핵 발전소의
원자로 (우라늄, 플루토늄 같은 원자의 원자핵을 깨뜨릴 때 나오는 에너지를 적절한 수준까지 조작하여 에너지를 얻는 장치이다) 를 이용해 핵에너지(원자핵 안에 위치한 입자의 위치 에너지이다)를 전기 에너지로 변환시키는 것
원자력 에너지를 폐지하는데에는, 다시 말해 에너지 사용 비율에서 원자력이 차지하는 퍼센트가 0% 비율로 낮추기에는 원자력 에너지의 장점을 간과 할 수 없다.
기존의 원전 및 장점
3.경제적 가치 창출
4.Co2 감축
2.안정적인 전기 공급, 요금 안정화
폐기물처리
제한된 자원
원자력의 무기화
장점
핵분열 발전소
핵분열 발전소의 구분
가압경수로
가압중수로
핵 분열 발전소


연료
: 농축우라늄 (U235 약 2~5%)

연료교체시기
: 발전정지후 (1/3씩 교체)

냉각재, 감속재
: 경수(H2O) 사용

차지량
: 세계원전의 60%


연료
: 천연우라늄 (U235 약 0.7%)

연료교체시기
: 매일 일정량 운전중 교체

냉각재, 감속재
: 중수 (D20) 사용

차지량
: 세계원전의 5%
문제의 해결법
안전성의 제고
원자력의 무기화 대안
원자력 사고 위험 등급표
정말로 안전할까?
3. 일본의 후쿠시마 원전은 전원공급계통이 2중으로 되어있으나 대부분 원전은 4중으로 구성이 되어있어 일본 원전에 비해 사고의 확률이 현저히 낮다.
1. 만약 천재지변이 일어나서 전원이 공급되지 않아도 원자로심 냉각 기능은 유지가 된다.
터빈구동 보조급수 펌프가 있어서 원자로 냉각수가 자연대류의 원리에 의해 순환하면서 원자로심이 냉각이 되어 안전하다.
2. 지진에 대비하여 과거 있었던 지진들과 단층구조를 분석하여 최대치 강도의 지진에 맞게 설계해 건설되었다. (원전 설계시 반경320Km 이내 단층과 과거 50만년 안에 2회 이상 단층을 확인한다.) 국제 규격에서는 원전은 강도 7의 지진을 견디도록 설계되어야 한다.
의심의 행진곡
•제1방벽 : 폐기물을 고화 또는 견고한 용기로 포장해 1차 안전성을 확보

•제2방벽 : 처분구조물이나 폐기물용기 사이의 되메움물질을 사용해 2차 안전성을 확보

•제3방벽 : 토양이나 암반 등 자연적인 방벽을 이용해 3차 안전성을 확보

•내진설계 : 시설의 내진등급을 결정해 설계하고, 내진해석 및 주요구조물 등의 안전성 분석으로 입증한다.

•천재지변 : 홍수, 바람, 산사태, 침강 및 융기 등의 영향을 고려해 안전기능이 유지되도록 설계한다. 이를 위해 가능 최대홍수량을 고려한다. 바람은 1백년 빈도 최대풍속을 고려하며, 부지의 사면 안전성도 고려한다.

•화재대비 : 화재나 폭발로 인한 방사성물질 누출 위험이 없도록 설계한다. 이를 위해 인화성 및 폭발성 폐기물은 처분시설에 수용하지 않으며, 화재사고 분석 및 방호절차를 수립해 설계한다.

•방사선방호 : 방사선 감시 및 경보장치를 설치, 운영하며 처분시설의 유지보수가 최소화되도록 설계 및 건설한다.
원자로건물은 120cm 두께의 철근콘크리트로 둘러싸여, 항공기와의 충돌에도 견딜 수 있다.
원자력 발전소 안전성의 목표
폐기물 처리

제한된 자원
문제는??
파이로프로세싱이란?
재처리 공법은 두 가지가 있다.

습식재처리법은 용해된 사용 후 연료로부터 우라늄과 플루토늄을 분리해내는 방식이며 가장 많이 사용 되고 있는 방식이다.
하지만 순도 높은 플루토늄-239를 따로 추출 할 수 있기에 몇몇 국가에서 밖에 쓰이지 못한다.

건식재처리법은 '파이로프로세싱 공법'을 이용한다.
파이로프로세싱이란 금속을 높은 온도(보통 800°C이상)으로 높혀 물리적이나 아님 화학적인 성질을 변경시키는 방식이다. 경수로나 중수로에서 나오는 사용후 핵연료도 재활용할 수 있으며 세슘, 스트론튬 같은 원소를 방사선원이나 배터리 재료로 재활용할 수 있다.
고속증식로란?

핵연료에서 태울 수 있는 것은 우라늄-235로 전체 연료의 3%(나머지는 우라늄-238)에 불과하다. 97%는 사용하지 못하고 고스란히 폐기물이 된다.
우라늄 -238 는 핵분열에 에너지가 많이 필요해 기존원자로에서 핵분열을 일으키지 못하나, 중성자는 용이하게 포획하여 우라늄-239가 된다.
이 우라늄-239는
(우라늄-239) ---β 선-23.5 분---〉(넵투늄-239) ---β 선 -2.35일---〉(플루토늄-239)
과 같이 두 번의 β붕괴로 넵투늄-239를 거쳐 플루토늄-239로 변한다.
플루토늄-239는 인공원소로 우라늄-235와 같이 핵분열을 일으키는 성질을 갖고 있기 때문에
원자로의 핵연료로 사용할 수 있다.
이와 같이 우라늄-238은 핵분열을 일으키기 어려우나 중성자를 포획하여
핵분열성물질을 만드는 성질을 잠재적으로 가지고 있기 때문에 어미물질(잠재적 핵분열성물질)이라고 부르고 있다.
고속로에서 얻는 긍정적 효과는 크게 두 가지가 있다.

첫 째, 핵 폐기물에서 쓸만한 우랴늄 238과 초 우라늄 핵종을 태울 수 있기에 우라늄 활용도도 높이는 동시에 핵폐기물 양과 독성을 크게 줄일 수 있다.

두 번째, 매장된 자원의 한계를 극복시켜준다. 고속증식로에서는 우라늄 235를 100의 비율로 넣으면 플루토늄 239가 130이 나오는 정도의 수준이기 때문에, 고속증식로는 넣은 연료보다 나오는 연료가 더 많다고 할 수 있다.
고속로는 물을 냉각제로 사용할 수 없다.
물은 고속의 중성자를 감속시켜서 반응을 늦춰버리기 때문이다.
그렇기에
소듐을 냉각재로 쓰는 고속로,
납을 냉각재로 하는 고속로,
고온의 가스로 냉각재를 사용하는 고속로 등이 있다.
결론
또한
원자력 에너지의 소형화와 동력화
를 통해서 원자력 에너지의 이용도를 최근 높이고 있다.
하지만 원자력 에너지의 가장 큰 문제점이었던 핵 폐기물은
파이프 프로세싱, 고속 증식로
를 사용함으로서 해결할 수 있으며,
고속 증식로 같은 경우는 우라늄 235의 투입량에 비해 플루토늄 239의 산출량이 특징이 있어
한정된 매장량에 대한 문제의 해결점
으로 주목받고있다.
고속 증식로는 러시아, 미국, 일본 등 여러 국가들이 활발하게 연구 중이다.
현재 사용하고있는 원자력 에너지는 안전성 측면에서 상당히 높은 평가를 받고, 핵 무기화에 대한 위험성도 국제 포럼등을 통해 줄였으나
여전히
핵 폐기물 문제, 우라늄의 제한된 매장량
과 같은 문제들이 있다.
차세대 원자력 에너지로서
토륨 원자력 에너지
도 언급 되었는데,
풍부한 매장량 그리고 절대적인 안전성
으로 인도, 스위스 등 다양한 국가들이 연구하고 있다.
원자력 에너지는 게다가 외부환경이나 조건에 발전량이 구애 받지 않아
전력의 안정화된 생산
을 할 수 있고,
경제적 가치
를 창출하는 등 4 가지 장점이 있다.

결론적으로, 이런 장점이 많은, 성장가능성이 있는 원자력 에너지를 폐기하자는 주장은
타당하지 않다고 할 수 있다.
토륨은 우라늄과 함께 천연으로 존재하는 방사성 원소이다. 토륨 232는 토륨계열의 출발핵종이며, 중성자 조사에 의해 원자로의 연료가 되는 우라늄233를 제조하는 원료가 된다고 한다. 희토류이지만 우라늄보다 쉽게 발견되고 전 세계적으로 넓게 분포돼 있어 구하기 용이하다.
토륨 원전의 기본 작동원리는 아래와 같다.
토륨 232 -> 토륨 233 -> 프로탁티늄 233 -> 우라늄 233
이렇게 해서 만들어진 우라늄-233은 현재 널리 쓰이는 우라늄-235처럼 비교적 에너지가 낮은 중성자와 충돌해도 핵분열을 일으킨다. 나머지는 우라늄 235의 핵 분열 과정과 비슷하고, 분열과정에서 나온 중성자는 다시 토륨-232 또는 우라늄-233과 충돌해 핵분열을 지속시키는 순환 과정을 거친다.
우라늄 원전은 핵분열 과정에서 발생하는 중성자의 수가 투입되는 중성자의 수보다 많아 계속해서 핵분열 연쇄반응을 일으킬 수 있다. 하지만 토륨은 핵분열 과정에서 만들어지는 중성자 수가 투입되는 중성자에 비해 적어서 절대 스스로는 연쇄반응을 일으킬 수 없다. 이렇기에 원자력 발전소에 문제가 생겨도 반응은 중지돼기에 안전은 보장된다.

토륨은 매장량이 많고, 온실가스를 배출하지 않고 무기화될 수 없기에 전력 생산으로만 사용 된다. 게다가 우라늄보다 토륨이 더 효율성이 높고 비용이 낮다. 우라늄보다 더 높은 전력을 생산하는 원료이고 토륨 1톤은 우라늄 200톤, 석탄 350만톤이 생산하는 동일한 발전량을 발전 할 수 있다.
토륨 원전에 대한 기술적인 장애요소는 존재하지 않기에 기술적으로 토륨을 에너지화하는데 문제가 없다. 매우 안전한 원료이며 폐기된 토륨에서 방사선 방출은 200년 정도로 짧다. 토륨은 발전 후 폐기물량도 우라늄보다 적다. 1000메가와트 우라늄 원전 건설비용은 40억 달러 정도 소요되는 반면 10개에서 20개의 토륨발전소를 건설해 연결해도 10억~20억 달러 정도 밖에 소요 되지 않을 만큼 발전소 건설 단가가 낮다.
+α : 원자력 에너지의 높은 실용성
원자력 발전원가에는 수명 후 발전소 처리비용, 사용 후 연료처리비용 및 방사성폐기물 처분비용 등도 함께 고려하여 계산이 된다. 국내발전소 3년간 운용에 따르는 발전원별 발전원가 분석 실적에 따르면, 원자력 24.17원/kWH, 유연탄 29.47원/kWH, 석유 35.53원/kWH, LNG 35.93원/kWH 수준으로 나타났다
이는
1. 국가의 에너지 자급율 상승
도 포함한다.
우리나라 같은 경우만 봐도
원자력 5억 달러
석탄 31억 달러
천연가스 85억 달러
석유 106억 달러 의 해외 지출을 하는데, 원자력에 쓰는 외화는 월등히 낮다고 할 수 있다.
선박의 동력원
자원 채취 시설의 동력 등
원자력 에너지의 동력화가 대세이다.
원자력 에너지의 활용처를 다양하게 하는 전제 조건은 소형 원전이다.
소형화는 원전의 미래에서 가장 큰 화두 중 하나이다.
중소형 원전은 캡슐에 들어있는 형태로 개발되는데, (일체형) 이는 냉각이 쉬워
건설 입지에 자유로우며
단순해지는 구조 덕분에
안전성이 대형 원전보다 훨씬 높아지는데 장점
이 있다. 한국 같은 경우는 이미 세계 최초로 중소형 원전 (SMART)를 개발 한 바 있다. SMART는 표준형 원전의 10분의 1의 전력을 생산한다.
감사합니다 :D
목차
1.
1. 개념 & 정의 내리기
2. 기존의 원전 및 장점
3. 기존의 원전이 만난 한계점
4. 문제의 해결법
5. 핵폐기물 재사용
6. 핵 융합 에너지
7. 차세대 원자력 에너지: 고속 증식로
8. 차세대 원자력 에너지: 토륨 원전
9. 원자력 에너지의 높은 실용성
10. 결론

핵 융합 에너지
E=mc
2
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