원자력발전량
현재: 372GW 2050년: 700GW
일반적으로 원자는 양자와 중성자로 돼있는 원자핵, 그리고 그 주위를 돌고 있는 전자로 구성된다. 그리고 우라늄 같은 무거운 원자핵은 2개 이상의 가벼운 원자핵으로 바뀌는 핵반응을 하는데, 이를 핵분열이라고 한다.
원자핵이 핵분열을 할 때는 2~3개의 중성자가 나온다. 그 중성자가 다른 원자핵과 부딪히면 또다시 핵분열이 일어나고, 이런 식으로 계속해서 핵분열이 이어지는 것을 핵분열 연쇄반응이라고 한다. 이 과정에서 생기는 막대한 에너지가 바로 원자력이다.
원자로는 우라늄 연료가 핵분열을 일으키는 곳이다. 원자력발전의 심장이라고 할 수 있는 것. 보통 25cm의 두꺼운 강철로 만들어지는데, 핵분열의 연쇄반응 속도를 조절하고 필요한 만큼의 에너지를 뽑아낼 수 있게 하는 역할을 한다. 원자로 안에는 핵분열을 일으키는 연료와 핵분열 연쇄반응을 도와주는 감속재, 열을 전달하는 냉각제, 그리고 연쇄반응 속도를 조절하는 제어봉 등이 들어있다.
일반적으로 1g의 우라늄이 핵분열을 할 때 나오는 에너지는 석탄 3톤을 태울 때 나오는 에너지와 맞먹는다. 바꿔 말하면 우라늄은 석탄보다 약 300만 배의 열을 내는 것이다. 이 같은 막대한 열을 이용해 증기를 발생시키고, 증기의 힘으로 터빈을 돌려 전력을 생산하는 게 바로 원자력발전의 메커니즘이다.
원자력발전은 여타 방식의 발전에 비해 더 많은 전력을 생산할 수 있으며, 경제적이다. 특히 지구온난화의 주범인 이산화탄소를 거의 배출하지 않는다. 이처럼 이산화탄소를 배출하지 않는 에너지원 가운데 대규모로 운용되고 있는 것은 원자력발전 밖에 없다. 원자력발전은 현재 미국 전력 생산의 21%를 차지한다.
하지만 원자력발전은 사람들의 주의를 가장 많이 끄는 에너지원이기도 하다. 그 만큼 문제도 많다는 것. 대표적인 게 바로 원자로의 안전성이다. 원자로는 핵폭탄과 달리 핵폭발의 위험은 없다. 하지만 방사능 물질의 유출이라는 위험 때문에 안정성 문제가 특히 중요하게 다뤄지고 있다.
물론 원자로가 냉각기능을 상실하게 되면 자동 정지하게 돼있다. 하지만 노심에 남은 잔열이 제거되지 못하면 노심이 용융하게 되고, 이는 다량의 방사능 물질 유출로 이어지게 된다. 대표적인 사례가 바로 지난 1979년 발생한 미국 스리마일 섬의 원자로 사고, 그리고 1986년 4월 발생한 러시아 체르노빌의 원자로 사고다.
이 같은 우려가 완전히 제거되지 않고 있기 때문에 장점이 많은 에너지원임에도 불구하고 원자력발전이 대대적으로 활성화되기에는 무리가 따른다. 따라서 가까운 미래까지는 제3+세대 가압수형 원자로에 만족해야 할지도 모른다. 하지만 20~30년 후에는 더욱 효율적이고 안전한 차세대 원자로가 나올 것이다.
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