제 6 장 핵 에너지 기술 원자력 에너지의 전망 핵에너지(원자력에너지), 대체에너지, 신에너지

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1 제 6 장 핵 에너지 기술 원자력 에너지의 전망 핵에너지(원자력에너지), 대체에너지, 신에너지
제 6 장 핵 에너지 기술 원자력 에너지의 전망 세계의 발전 설비별 시설용량 (1997) 세계의 에너지원별 발전량 (1997) 원자력 : 에너지원 다변화 정책의 일환으로 시작한 원자력발전은 전력수요의 증가와 함께 안정적 전력공급 원으로서 그 이용이 지속적으로 증가 향후에도 원자력의존도는 계속 증가할 것으로 예상 석유 : 두 차례에 걸친 석유파동 이후 에너지절약 및 에너지원 다변화 정책에 따라 80년대 중반까지 석유 소비증가가 정체되었으나, 1986년 이후 석유가격의 안정과 지속적인 경제성장으로 석유소비는 다시 증가하는 추세, 2000년대 들어서 석유가격의 급상승으로 대체에너지 개발이 할발해 짐 천연가스 : 에너지원 다변화와 환경문제의 대두로 최근에 천연가스의 수요가 증가, 향후에도 높은 증가예상 핵에너지(원자력에너지), 대체에너지, 신에너지      21C 에너지 중심  ---> 핵에너지      과학기술적 의식, 경제적 필요성 파악      안전, 청정 에너지원  ---> 문제점 파악, 미래기술의 요구사항 파악

2 원자력의 역사 1978년 4월 29일최초의 원자력발전소인 고리 1호기가 처음 가동
렌트겐이: X-선을 발견하면서 시작된 '물질의 미시적 세계'에 대한 해석 체드윅 : 중성자 발견과 함께 핵분열의 가능성제시, 1942년에는 엔리코 페르미: CP-1이라는 원자로에서 최초의 핵분열 연쇄반응 실험 성공 1956년에는 세계 최초로 영국에서 콜다홀 원전이 상업운전을 시작, 1957년에는 미국의 쉬핑포트 원전이 가동 우리나라는 1959년에 원자력원이 발족 1962년에는 연구용 원자로인 TRIGA MARK-Ⅱ의 준공 1978년 4월 29일최초의 원자력발전소인 고리 1호기가 처음 가동 2005년 현재, 20기(경수로 16기, 중수로 4기)의 원전을 가동 세계 6위의 원자력 선진국

3 핵분열에너지 핵분열로 에너지를 얻는 것은 아인슈타인의 상대성이론을 기초로 한다.
‘에너지 질량 등가법칙(E=mc2)’으로 핵분열 전후에 발생한 원자핵의 무게 차이(질량결손)만큼 에너지가 발생한다는 원리다 (E=에너지, m=물체의 정지질량, c=빛의 속도). 미래의 원자력 역활                 21세기에는 석유경제 시대가 저물고 수소경제 시대가 도래. 우리나라는 오는 2020년까지 국내수송에너지의 20%(원유 8,500만 배럴)를 감당할 원자력 수소생산시스템을 구축 계획. 원자력 수소생산시스템은 원자로에서 나오는 섭씨 1천℃의 열을 이용해 물을 열화학반응으로 분해하는 과정에서 수소를 얻는 원리 이용. 연간 수소 1톤을 생산하려면 풍력 400평, 태양열 110평이 필요한 반면, 원자력은 0.65평 정도만 소요.

4 원자력발전과 화력발전의 차이

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6 1. 원자력에너지 이론 원자의 구조

7 원자핵반응 1919년 러더퍼드(Rutherford) : 질소원자에 α입자 충돌 핵분열반응, 핵융합반응 E = mc2
         핵분열반응, 핵융합반응       E = mc2                  중성자와 원자핵간의 반응 : 흡수반응, 산란반응                 ⅰ) 흡수반응 구분 : 방사포획반응, 하전입자 방출반응, 중성자 방출반응, 핵분열반응                 ⅱ) 산란반응 구분 : 탄성산란, 비탄성산란 분열 전 질량수      235U        +     1n => amu amu = 분열 후 질량수 => Ba    +    90Kr    +        31n amu   + 3 * = => 질량결손 amu 1g= * 1023 amu --> 1amu= *10-24g E = * * * (3 * 108)2 = 3.2 * joul/fission   = 200MeV    (1MeV=1.60 * 10-13joul)                                                                                

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9 핵반응개요 ① nuclear fission ② breeder reactor ③ 핵융합반응 임계질량이상의
   U235  + n  --->    30여종의 핵분열생성물 + 에너지 n    Pu239 + n  --->    핵분열생성물          + 에너지 n  (핵분열은 항상 같은 모양으로 일어나는 것은 아니다. 우라늄-235에 대해서 백 개     이상의 다른 분열과정이 알려져 있다.) ② breeder reactor 연쇄핵분열반응  fertile material(U238, Th 232) + n ----> fissile material  ③ 핵융합반응

10 Pu 239 반감기(half of dacay) : 24,000년 임계질량이 작고 반응속도가 매우 빠름 ; 군사용 핵폭탄 원료 경수로 원자로 폐기물에서 농축. 회수( 북한 ; KEDO, 핵 확산금지 조약) 핵방사(Nuclear Radiation) 1) 방사선물질  ▪ α 입자  :    24 He2+  ▪ β 입자  :     e  ▪ x 선    :   전자파  ▪ γ 선    :   전자파  ▪ n(중성자) 2) 방사능의 단위    피폭물의 에너지 축적량을 수치화   1 rad :  10-2 J/kg (방사선의 조사(照射)에 의해서 물질 1g마다의 이온성 입자에 의해서 100erg의 에너지) (1 J= 107 erg)   1 Gray(Gy) : 100 rad   1 rem : 1rad에 해당하는 감마 또는 X선에 의해 피폭되어 세포가 받는 생물학적 영향   국제 방사선 예방협회(ICRP) 최대노출한계   0.5rem(500mrem) / 년

11 핵연료 1. 핵연료의 농축 우라늄광물 : 산화우라늄 UO3(uraninite), 규산화우라늄(coffinite)
  우라늄(0.1~0.25%)     U %   U238  99.3%   * 확산 battery 공정 : 기체 분리막 장치의 연속배열    전처리 후 불소와의 반응으로 UF6로 만들고    확산 battery를 통과시켜 가벼운 U235F6와 무거운 U238F6로 분리 (확산 속도차이)  * 핵폭탄용  * 찌꺼기(tail) : 농축하고 남은 잔사      핵  연료주기공정        ▪ 경제적측면        ▪ 폐기물의 안전처리      (원전용 U235의 25%정도)    ---> fuel recycle process중요     이외의 우라늄 농축방법 : 기체원심분리, 기체의 노즐 분사법 , 이온 교환법 SWU(separative work unit) : 우라늄 농축에 필요한 에너지   천연 우라늄 6.8kg ---> 발전용 농축우라늄 1kg 생산에 4.3swu가 필요

12 원자로의 구조

13 핵융합 반응과 에너지의 크기 핵융합 반응:중수소는 원자핵 2개가 핵력에 의하여 충돌하여 하나의 다른 원자핵으로 변환되는 경우가 발생 이때 매우 큰 에너지 발생. => 태양 그런데 이때에 발생되는 에너지량은 핵분열 시에 발생되는 에너지량보다 훨씬 더 크기 때문에 흔히 말하는 원자탄(핵분열 반응을 이용한 핵폭탄)보다는 수소탄(핵융합 반응을 이용한 핵폭탄)의 위력이 훨씬 더 크다.

14 핵융합 반응에 쓰이는 원소

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16 원자로 안에는 핵분열을 일으키는 연료와 핵분열 연쇄반응을 도와주는 감속재
원자로 안에는 핵분열을 일으키는 연료와 핵분열 연쇄반응을 도와주는 감속재*, 열을 전달하는 냉각재, 연쇄반응 속도를 조절하는 제어봉*등 으로 구성 감속재: 핵분열에 의해 생성되는 고속중성자의 속도를 낮춰주는 역할을 하며, 원자로의 종류에 따라 물, 흑연 등이 사용. 제어봉: 원자로에서 핵분열 연쇄반응을 일정하게 지속시키기 위해서는 핵분열을 일으키는 중성자의 수를 적절히 조절. 이때 사용되는 것 흡수물질로 만들어진 제어봉

17 1. 흑연 경수로 이 원자로는 1954년 초 구 소련(현 러시아) 모스크바 교외의 오브닌스크에 세워진 것으로 비록 크기는 작지만 세계 최초의 발전용 원자로라 할 수 있습니다. 이 원자로는 5천kW의 발전을 할 수 있는 것으로 핵연료는 농축 우라늄이며 감속재는 흑연, 냉각재는 경수를 사용한 원자로입니다

18 2. 가스 냉각로 이 원자로는 1956년 영국에 세워진 콜더홀 발전소에 설치된 92,000kW 규모의 현대식 원자력 발전 형태를 갖추고 있습니다. 이 발전소가 세계 최초의 상업용 원자력 발전소입니다. 이 원자로는 천연 우라늄을 사용했으며 감속재로는 흑연, 냉각재로는 이산화탄소를 사용했습니다. 이산화탄소(가스 형태)로 원자로 안에 있는 열을 뽑아내 그 열을 이용해 수증기를 만듭니다.‘ 흑연 가스형 원자로’또는‘흑연 가스로’라고도 합니다. 3, 가압경수로 세계 원전의 60% 정도를 차지하고 있습니다. 냉각재와 감속재로 일반 물인 경수(H2O)를, 연료로는 핵분열이 가능한 우라늄235가 2~5% 들어있는 저농축우라늄을 사용합니다. 냉각재에 높은 압력을 가해 고온에서도 액체상태를 유지하도록 하며, 이것이 열교환을 통해 2차 계통의 물을 증기로 만듭니다. 보통 12~18개월마다 발전소를 정지하고, 전체 연료의 3분의 1씩을 교체합니다

19 4. 비등경수로 전체 원전의 22% 정도를 차지하는 원자로로 냉각재와 감속재로 경수를 사용합니다. 연료로는 우라늄 235가 2% 들어있는 저농축우라늄을 사용해 가압경수로와 유사합니다. 그러나 냉각재가 직접 비등해 증기가 되므로 높은 압력을 유지하는 것이 불필요하고, 원자로계통과 터빈계통이 완전 분리되지 않아서 방사선 차폐가 어렵다는 단점이 있습니다 5.가압중수로 캐나다에서 개발해 캔두(CANDU)라고도 불리는 원자로로 냉각재와 감속재로 중수 를, 연료로는 천연우라늄을 사용하는 것이 가장 큰 특징입니다. 연료가 천연우라늄이기 때문에 핵분열 확률을 높여주기 위해 감속재로 경수보다 중성자의 속도를 더 잘 감속시켜주는 중수를 사용합니다. 연료는 보통 별도의 운전정지 없이 매일 일정량을 교체하기 때문에 경수로보다 이용률이 높습니다

20 한국 최초의 연구용 원자로인 TRIGA Mark-II (01) 원자로 내부(02)모습, 국산화에 성공한 월성 4호기 원자로(03)

21 가) 안전성 측면 대형 연결배관이 없으므로 대형냉각재 상실사고 근원적 배제 (노심손상확률 감소) 피동 안전기술 접목이 용이하여 안전성을 증대 냉각수량이 상대적으로 많아 원자로 이상상태 자체흡수가 용이하여 원자로고유 안전성 증대 나) 경제성 측면 계통의 단순화 (배관, 밸브, 펌프, 센서 등 절대적 감소) 주기기용 압력용기 별도 설치 불필요 기기의 모듈화와 On-Shop Fabrication 가능과 건설공기 단축 가능 플랜트 모듈화와 표준화가 용이하여 다수 호기 건설이 용이 다) 건설 측면 분리형 원자로에 비해 안전성이 획기적으로 제고되므로 주민거주 인근지역에 건설이 용이 건설 소요 부지면적이 작아 건설부지 확보 용이

22 액체금속로

23 액체 금속로: 고속중성자를 이용 에너지를 생산함과 동시에 비핵분열성
물질인 우라늄 238을 핵 분열성 프루토늄 239로 변환시키는 고속증식로라 한다. 경수로에서도 우라늄238이 플루토늄239로 변환되지만, 그 비율이 높지 않다. 이에 비해 액체금속로에서는 핵분열에 의해 발생하는 중성자의 수가 많고, 또한 냉각제에 의한 중성자 흡수가 적어 우라늄238이 플루토늄239로 변환되는 비율이 훨씬 높기 때문에 소비한 연료보다 많은 새로운 연료를 만들어낼 수 있다. 액체금속로가 실용화될 경우 우라늄의 이용효율을 60배 정도 높일 수 있을 것으로 기대

24 고속로의 의미 U235의 핵분열시 방출되는 중성자는 매우 높은 에너지를 갖고 있으며 핵분열이 연쇄적으로 일어나려면, 이 중성자 에너지를 감소시키든지 핵분열성 물질을 많게 하든지 해야 함. 높은 에너지의 중성자를 감소시키지 않고 그대로 사용하면서, 핵분열성 물질을 많게 해 주는 방식이 고속로

25 나) 증식로의 의미 중성자가 U238에 포획되면 다음과 같은 반응을 일으키게 되어 핵분열을 일으킬 수 없는 U238이 핵분열이 매우 용이한 Pu239로 변환됨. 핵분열시 평균적으로 방출되는 중성자수(η)는 약 2.43개 정도인데, 연쇄반응이 지속되려면 최소한 한 개의 중성자는 또 다른 연쇄반응에 사용되고, 재료나 냉각재에 흡수되거나 원자로를 빠져나가는 중성자를 제외하고 최소한 1개 이상의 중성자가 U238에 흡수되면 소모된 핵분열 물질보다 많은 양의 핵분열 물질이 생성되므로 이를 '증식'이라고 한다.

26 다) 연소로의 의미 핵분열시 방출되는 중성자 중 연쇄반응에 사용되는 중성자를 제외한 나머지 중성자를 반감기가 긴 방사성 핵종에 조사하여 핵분열 또는 중성자 포획에 이은 방사능 붕괴를 통하여 반감기가 짧은 핵종으로 변환시켜주어 방사성 폐기물량 특히, 고준위 방사성 폐기물량을 현저하게 감소시켜주는 원자로 개념이다.

27 2. 액체금속로의 종류 가) Pool 형 - 중간열교환기, 펌프 등이 원자로 용기 내 소듐냉각재와 함께 설치되며 1차계통으로부터 냉각재 누출 염려가 없음 - Loop형에 비해 소요되는 냉각재량이 약 3배 - Pool 속에 많은 양의 냉각재를 보유하고 있기 때문에 열수용능력이 커서 천이상태시 안전도가 높음 - 열전달장치 등이 pool 속에 있기 때문에 유지와 보수가 어려움

28 나) Loop 형 - 1차계통의 열전달장치들이 원자로용기 밖에 설치되어 이의 유지·보수가
쉽고, 원자로용기 구조가 간단하므로, 설계·제작이 용이 중간열교환기가 원자로 밖에 노심보다 높게 설치할 수 있어 자연 순환 냉각이 용이 - 각각의 열전달계통 장치들이 보유 가능한 냉각재량에 한계가 있어 1차 계통 사고시 1차계통의 냉각재만으로는  열제거 기능을 가질 수 없기 때문에 2차계통과 증기발생기를 포함하여 계통설계에 제한점이 많음

29 3. 액체금속로의 필요성 가) 에너지 자원 원자로 우라늄 이용 효율 경수로(Once-Through) 0.5 %
경수로(Pu-Thermal) 0.75 % 액체금속로 60 %

30 액체금속로 개발 현황

31 핵융합 우라늄235와 같은 무거운 원소가 중성자를 받아 세슘137과 같은 가벼운 원소들의 핵과 중성자로 분리되는 현상을 핵분열 반응이라 하며 수소와 같이 가벼운 원소들이 서로 결합하여 헬륨과 같은 더 무거운 원소로 바뀌는 현상 핵융합 반응에서는 핵분열 반응 때보다 3내지 5배 더 많은 에너지가 나오는데 이를 핵융합 에너지라 하며 핵융합반응을 일으키는 장치가 바로 핵융합 원자로이다 중수소나 삼중수소를 연료로 사용하므로 인류의 에너지를 영원히 해결해줄 꿈의 에너지원 제4의 물질이라는 플라즈마를 생성시키는 장치가 필요하다 이온과 전자가 동시에 존재하는 플라즈마를 밀폐, 가열시키기 위해서는 거대 초전도자석기술, 대형초고진공기술 및 대출력 고주파 가열기술등 첨단 극한기술이 요구된다 핵융합연구는 현재 미국, 일본, 러시아, 유럽연합 등이 공동 참여하는 "국제열핵융합실험로"개발계획이 진행되고 있는데 2010년경 최초로 실험로 가동에 들어가 21세기 중반이면 상업발전이 가능할 것으로 전망 1995년 기초과학기지연구소에 플라즈마 발생장치인 "한빛" 을 설치 우영하는 등 한국형 핵융합 원자로 개발 프로그램인 K-Star계획을 추진

32 미국MIT대학이 개발한 플라즈마 장치를 국내기술로 발전시킨 "한빛장치"와 생성한 플라즈마

33 핵융합 반응 핵융합반응은 비교적 가벼운 원자핵 사이에서 일어나게 되며 거의 모두가 발열반응이다
핵융합 반응 핵융합반응은 비교적 가벼운 원자핵 사이에서 일어나게 되며 거의 모두가 발열반응이다. 그러나 핵융합반응을 에너지원으로 이용하려면 현실적으로 해결하여야 할 몇 가지 조건을 고려하여 선정 첫째 반응에 이용되는 원소가 자원으로 풍부하게 존재 하여야 한다. 둘째로 핵융합반응이 비교적 쉽게 일어 날 수 있어야 하며 세째로 반응이 일어날 방출되는 에너지가 커야 한다 D + D ---> T + P MeV T + D ---> He4 + n MeV D + D ---> He3 + n MeV D + He3 ---> He4 + P MeV, D=중수소,T=삼중수소,P=수소

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36 원전주기 원전연료주기란 땅속에 묻혀있는 우랴늄을 원전연료로 만들어 전기를 생산하는데
사용하고 사용한 연료를 재 처리하여 다시 원전연료로 활용하는 우라늄의 일생 천연우라늄에 포함되어 있는 우라늄235의 비율을 2∼5%로 높여 주어야 합니다. 이러한 작업을 농축이라한다. 원전연료성형가공 농축우라늄을 담배필터 모양으로 만들어서 고온처리를 하게 되면 원자력발전소에서 사용되는 원전연료의 소자(펠렛) 지르코늄으로 만든 가느다란 튜브에 수백 개를 집어넣고 원전 연료봉을 만듭니다 원전 연료봉을 여러 개로 묶어 하나의 다발로 만듭니다. 원자로에 들어가는 원전연료의 최종 형태는 바로 이러한 원전연료 집합체가 사용후 연료 원자로에 장전된 원전연료는 발전연료로서의 역할을 수행한 뒤 원자로에서 끄집어내는데 사용후 연료에 남아 있는 유효성분을 다시 활용하기 위하여 분리하는 작업을 재처리라고

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38 핵연료 다발 핵연료가 보관된 수중저장소 핵연료 장전작업

39 경수로 원전연료의 성형가공

40 중수로 원전연료의 성형가공 2) 구조품 제조공정 1) 소결체 제조공정 3) 연료봉 및 집합체 제조공정

41 현재 사용후 핵연료의 재처리가 실용화되고 있는 습식 Purex법의

42 1789년 독일의 화학자 M.H.클라프로트에 의해서 발견되어 1781년 토성(土星)의 바깥쪽에서 발견한 새 행성 Uranus(天王星)에서 따서 명명되었다. 홑원소물질로 처음으로 분리한 것은 1842년 프랑스의 E.M.펠리고이다. 광물로 존재하는 우라늄은 지각에 널리 분포되어 있으며 평균적인 존재량은 약 2∼3ppm 인 것으로 알려져 있다. 그리고 바닷물 속에 약 3ppb 정도가 포함되어 있는 것으로 추정되고 우라늄 광상의 품위는 일반적으로 0.1∼0.3% U3O8 정도이기 때문에, 활용될 수 있는 우라늄 자원은 흔치 않으며 주로 캐나다, 미국, 호주, 남아프리카 및 중앙아프리카에 많이 존재한다

43 가. 동위원소 천연우라늄은 질량수 234(존재 백분율 0. 0058 %, 반감기 24만 8000년), 235(존재백분율 0
가.동위원소 천연우라늄은 질량수 234(존재 백분율 %, 반감기 24만 8000년), 235(존재백분율 %, 반감기 7억 1300만 년), 238(존재백분율 99.2 %, 반감기 45억 1000만년) 등 3종의 동위원소, 인공적으로 만든 동위원소를 포함하면 질량수 227로부터 240까지 14종. 우라늄 235는 악티늄족 계열 최초의 핵종으로 악티노우라늄(AcU)이라고도 하며, 열중성자(熱中性子)·고속중성자·양성자·α입자·중양성자(重陽性子)·β선 등의 충격에 의해서 핵분열 하는데, 열중성자에 의한 핵분열에서는 약 200 MeV의 에너지를 방출하며 평균 2.5개의 중성자도 방출. 따라서 방출된 중성자가 다른 우라늄 235 원자를 분열시키도록 조건을 주면 연쇄반응을 일으켜 거대한 에너지를 방출한다. 또한 순수한 우라늄 235에서는 1 g당 매초 약 개의 원자가 자발핵분열(自發核分裂)을 일으키므로 일정량 이상 모이면 연쇄반응에 의해서 핵폭발이 일어난다. 이것을 이용한 것이 1945년 8월 6일 일본 히로시마에 투하된 최초의 원자폭탄이었다. 우라늄 238은 우라늄계열의 최초의 핵종으로 우라늄I(UI)라고도 하며 중성자를 많이 흡수하므로 연쇄반응올 억제할 수 있지만 그 결과 우라늄 239로 되어 넵투늄 239를 거쳐 플루토늄 239로 변한다. 이 플루토늄 239는 중요한 핵연료로 사용된다. 따라서 천연 우라늄 중 235와 238을 분리할 필요가 있게 되어, 제2차 세계대전 중 미국의 원자폭탄제조계획에 의해서 모든 방법들이 검토되었다. 결국 플루오르화물 UF6를 이용하여 그 기체에서 확산속도의 차에 의한 물리적 방법이 채용되었다. 즉, 기체로 변화시킨 경우의 2356UF와 2386UF에서는 분자 1개의 무게가 1 % 정도 다르므로 많은 구멍을 뚫은 벽에 혼합기체를 흐르게 하면 가벼운 것이 다소 빨리 흐르게 되고 이것을 수없이 반복시킴으로써 농축시킬 수 있다. 또 토륨 232를 원자로 내에서 우라늄 235의 열중성자류에 접촉시키면 토륨 232로부터 프로트악티늄 233을 거쳐 우라늄 233이 얻어지는데 이것은 우라늄 235나 플루토늄 239와 같은 연쇄반응을 일으키므로 원자로 연료로 중요하다

44 나. 존재 화합물로서 지구 표층에 많이 존재하는 것으로 알려져 있으며, 암석·해수 중에 엷고 광범위하게 분포해 있다
나. 존재 화합물로서 지구 표층에 많이 존재하는 것으로 알려져 있으며, 암석·해수 중에 엷고 광범위하게 분포해 있다. 암석 중의 평균함유량은 t당 4 g 정도라고 하는데, 이 양은 금이나 은보다는 많다. 우라늄을 함유하는 주요광물은 페그마타이트맥 또는 열수광상(熱水鑛床)에서 산출되고, 각종 광물이 알려져 있지만 중요한 것은 피치블렌드·카노타이트·비동(砒銅)우라늄석·인회우라늄석·인동우라늄석·비회(砒灰)우라늄석 등이 있다. 주산지는 캐나다·남아프리카·미국·러시아·오스트레일리아·브라질 다. 성질 철에 유사한 은백색의 광택이 있는 금속이다. 상온에서 얻는 금속은 i 우라늄이라 하며, 662 ℃에서 β 우라늄으로 변하며, 772 ℃에서 I 우라늄이 된다. i 우라늄은 사방정계(斜方晶系)이며, 결정의 세 축방향에 따라 팽창률이 다르다. 이로 인해서 원자로 연료로써 금속우라늄을 사용하면 연료막대가 변형하는 일이 생긴다. 진공 융해시켜 주조(鑄造)한 우라늄은 냉간가공(冷間加工)이 가능하며 가공 경화시킨 것이라도 가열하면 곧 연화된다. 공기 중에서 가열하면 발화해서 산화우라늄 U3O8이 된다. 할로겐·황·질소와도 직접 반응한다. 묽은 산에는 녹아 수소를 발생하며 4가의 우라늄염이 된다. 질산에도 녹아 질산우라닐로 변한다. 알칼리와는 반응하지 않으며 이온화경향은 망간과 아연의 중간이다. 화합물의 주원자가는 2, 3, 4, 5, 6가인데 6가가 가장 안정하고 4가가

45 우라늄광석으로부터 조정련(粗精鍊)에 의해서 옐로 케이크(성분은 산화우라늄이거나 우라늄산염)로 만들 → 금속우라늄.
광석으로부터 황산으로 우라늄을 추출 추출액을 이온교환수지에 통과시켜 흡착시키고 다른 이온들과 분리한다. 흡착시킨 것은 질산으로 용리시킨 후 용출액에 석회를 가해서 불순물인 철을 제거하고 다시 수산화나트륨으로 우라늄을 침전시키고 건조하여 옐로 케이크를 만든다. 최근에는 이온교환수지 대신에 용매추출법이 더 많이 사용되고 있다. 그 다음 단계에서는 옐로 케이크를 질산에 녹이고 인산트리부틸의 등유용액으로 우라늄을 추출한 후 증발시켜 질산우라닐로 만든다. 다시 이를 분해시켜 산화우라늄 UO3로 만든 것을 수소로 환원시킨 후 플루오르화수소와 반응시켜 플루오르화우라늄 UF4를 만든다. 이것을 고순도의 금속마그네슘과 반응시켜서 테르밋법에 의해서 금속마그네슘으로 변화시킨다. 또 옐로 케이크를 황산에 녹여 다시 이온교환수지로 정제한 후 전해환원(電解還元)시켜 플루오르화수소산으로 플루오르화물 UF4로 만드는 방법도 있다. 일반적으로 우라늄은 원자로용으로 사용되는 것이 많기 때문에 열중성자를 잘 흡수하는 원소, 예를 들면 희토류원소를 비롯해서 붕소·카드뮴·수은 등을 특히 주의해서 제거시키고 있다. 또한 산소·질소·수소 등과 반응성이 크기 때문에 융해시킬 때에는 고진공이나 헬륨·아르곤 등 속에서 행하며, 베릴리아·산화지르코늄·산화알루미늄 등의 도가니를 사용하여 고주파가열(高周波加熱)을 한다

46 마. 용도 원자로연료로서 보통 천연 우라늄으로부터 우라늄 235를 분리하거나, 우라늄 238을 플루토늄 239로 변화시켜 사용하고 있으나, 천연 우라늄을 그대로 사용할 때도 있다. 특수한 목적에는 농축시킨 것을 사용하는 경우도 있다. 이것은 기체확산분리 과정의 도중에서 뽑아냄으로서 적당한 농축도의 것을 얻을 수 있다. 원자로연료로 여러 가지 형태로 사용되고 있지만 균질로(均質爐)에서는 우라늄금속(때로는 합금)을 적당히 성형한 것이, 불균질로에서는 황산염·질산염의 용액이 사용된다. 그 밖에 여러 가지 내식성합금(耐蝕性合金)에도 소량 사용되고, 또 이우라늄산나트륨(우라늄황이라고도 한다)으로 유리·도자기 등의 착색제(着色劑)로도 사용되고

47 다중 방호설비

48 온배수관리

49 원자력발전소의 안정성 확보구조

50 원자력발전과 대체에너지의 소요면적 비교

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52 자연방사선, 인공방사선

53 방사선이 인체에 미치는 영향   임파선, 조혈기관, 생식기관, 작은창자                피부, 눈동자, 위                실핏줄, 성장 중인 뼈, 연골               신경조직, 뼈, 근육, 혈관, 지방조직 등

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56 고리원자력발전소 호기 위치 용량(만kW) 상업운전일(예정일) 고리 1 호기 부산광역시 기장군 장안읍 고리 58.7 고리 2 호기 65 고리 3 호기 95 고리 4 호기 신고리 1 호기 울산시 울주군 100 (2010) 신고리 2 호기 (2011

57 월성원자력발전소 호기 위치 용량(만kW) 상업운전일(예정일) 월성 1 호기 경상북도 경주시 양남면 나아리 67.87 월성 2 호기 70 월성 3 호기 월성 4 호기 신월성 1 호기 경상북도 경주시 양북면 봉길리 100 (2011) 신월성 2 호기 (2012)

58 영광원자력발전소 호기 위치 용량(만kW) 상업운전일 영광 1 호기 전라남도 영광군 홍농읍 계마리 95 영광 2 호기 영광 3 호기 100 영광 4 호기 영광 5 호기 영광 6 호기

59 울진원자력발전소 호기 위치 용량(만kW) 상업운전일 울진 1 호기 경상북도 울진군 북면 부구리 95 울진 2 호기 울진 3 호기 100 울진 4 호기 울진 5 호기 울진 6 호기

60 국가 운전중 건설중 계획중 합계 출력 기수 미국 10,274.5 103 프랑스 6,602.0 59 160.0 1 6,762.0 60 일본 4,822.2 54 392.3 4 1,273.5 9 6,488.0 67 러시아 2,355.6 31 300.0 3 107.0 2 2,762.6 36 독일 2,137.1 17 한국 1,771.6 20 400.0 560.0 2,731.6 28 캐나다 1,342.3 18 우크라이나 1,281.8 14 1,581.8 영국 1,279.3 23 스웨덴 921.1 10 스페인 788.7 중국 699.8 630.0 7 1,629.8 19

61 벨기에 605.0 7 대만 514.4 6 270.0 2 784.4 8 체코 372.2 스위스 337.2 5 인도 331.0 15 392.0 723.0 23 불가리아 288.0 4 200.0 488.0 핀란드 278.0 170.0 1 448.0 슬로바키아 264.0 브라질 200.7 130.9 331.6 3 남아프리카 189.0 11.0 헝가리 186.6 리투아니아 150.0

62 멕시코 136.4 2 아르헨티나 100.5 74.5 1 175.0 3 슬로베이나 70.7 루마니아 70.6 282.4 4 353.0 5 네덜란드 48.1 파키스탄 46.2 30.0 76.2 아르메니아 40.8 이란 229.3 88.0 317.3 인도네시아 400.0 카자흐스탄 192.0 이집트 187.2 이스라엘 66.4 합계 38,505.4 439 3,140.5 36 4,006 39 45,651.9 514

63 미국이 103기에 1억 259만kW로 1위, 프랑스가 59기에 6,613만kW로 2위, 일본이 52기에 4,574만kW로 3위를 차지
현재 세계에는 434기의 원전이 운전 중이며, 전세계 전력생산량의 약 16%를 담당하고

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65 기술에너지 국가 전략적 차원에서도 핵심적인 기술입니다. 현재 우리나라의 원자력발전 기술은 건설 및 운영 분야 모두 거의 기술자립 단계에 올라와 있습니다. 특히 한국표준형원전을 건설할 만큼 독자적인 기술력을 확보하고 있습니다

66 발전원별 이산화탄소 배출량

67 우리나라 원자력발전소

68 원전 이용률 비교 국내 원전 불시정지 건수

69 한국표준형 원전의 구조

70 원전수거물 처리과정

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