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원자력 발전소의 원리
원자력 발전소는 핵분열 과정에서 발생하는 열을 이용하여 전기를 생산하는데, 핵분열 과정은 무거운 원자의 핵이 두 개 이상의 작은 핵으로 분열하여 많은 양의 에너지를 방출하는 과정입니다.
핵연료 (Nuclear Fuel)
원자력 발전소에서 사용되는 연료는 일반적으로 우라늄(uranium)-235 또는 플루토늄(plutonium)-239입니다.
이 동위 원소들은 핵분열 반응이 잘 일어나기 때문에 선택됩니다.
핵분열 반응 (Fission Reaction)
원자로 노심에서는 제어된 핵분열 반응이 일어나는데, 우라늄-235와 같은 핵분열성 물질의 핵과 중성자가 충돌하면 핵이 두 개 이상의 작은 핵으로 분열되어 상당한 양의 에너지가 열 형태로 방출됩니다.
발열 (Heat Generation)
핵분열 반응에서 방출되는 열은 물을 증기로 변환하는 데 사용됩니다.
이 증기는 원자력 발전소의 설계에 따라 가압수형 원자로(PWR - pressurized water reactor) 또는 비등수형 원자로(BWR - boiling water reactor)에서 생성됩니다.
터빈 회전 (Turbine Rotation)
생성된 증기는 터빈을 발전기에 연결하고, 터빈 블레이드가 회전하면서 발전기를 구동하여 회전 운동 에너지를 전기 에너지로 변환합니다.
전기 발전 (Electricity Generation)
발전기는 가정, 산업체 및 기타 사용자가 사용할 수 있도록 그리드에 분배할 수 있는 전기를 생산합니다.
냉각 시스템 (Cooling System)
터빈을 통과한 후 증기는 냉각 시스템을 사용하여 다시 물로 응축되며, 종종 많은 물이나 냉각 타워를 포함합니다.
안전조치 (Safety Measures)
원자력 발전소에는 중성자를 흡수해 핵분열 반응을 조절하는 제어봉, 방사성 물질의 방출을 방지하는 격납구조, 과열을 방지하는 백업냉각장치 등 다양한 안전기능이 내장돼 있습니다.
원자력 발전소가 많은 상위 5개국
미국
미국은 원자력발전의 선구자로서 원자력발전소를 상당히 많이 보유하고 있으며, 미국은 상업용 원자로 93기 정도를 보유하고 있었습니다.
프랑스
프랑스는 전력 생산을 원자력에 크게 의존하고 있으며, 원자력 발전소의 수가 많으며, 원자력 에너지는 국가의 에너지 믹스에 크게 기여하고 있습니다. 대략 56기 정도입니다.
중국
중국은 증가하는 에너지 수요를 충족시키기 위해 원자력 발전 용량을 빠르게 확대해 왔으며, 중국 내 원자로 수는 꾸준히 증가하고 있으며, 약 52기의 원자로가 운영 중이거나 건설 중에 있습니다.
러시아
러시아는 원자력의 오랜 역사를 가지고 있으며 원자력 분야에서 계속해서 주요한 역할을 하고 있으며, 원자력 기술에 대한 전문성은 잘 확립되어 있으며, 약 38기의 원자로가 운영중입니다.
일본
일본은 2011년 후쿠시마 다이이치 원전 사고에도 불구하고 여전히 상당한 수의 원전을 유지하고 있으며, 에너지 정책을 재평가하고 있지만, 약 5기의 원전을 운영 중이며, 향후 추가 원전을 계획하고 있습니다.
이러한 숫자는 새로운 원자로가 위탁되고 오래된 원자로는 다양한 이유로 해체 또는 폐쇄됨에 따라 변경될 수 있습니다.