원자력!

요즘 화두죠. 예전에 그저 발전소중 하나이고 북한이 맨날 겁주는 방법 중 하나이고 등등등...
그리 무서운줄 몰랐는데 이번 일본 대지진을 통해 원자력의 무서운 면을 다시 생각해보고 있습니다.



그럼 현재 냉각을 하고 있는 원자로를 냉각시킬 수 없다면 어떻게 될까요?




원자로란?



일반적인 화력 발전소는 가스나, 석탄, 혹은 석유를 가지고 열을 공급합니다.원자력 발전소의 경우, 원자로안에서 발생하는 핵분열에서 열을 얻는다. 비교적 큰 분열하기 쉬운 원자핵(보통 우라늄 235나, 플루토늄 239)을 중성자와 부딪치면, 분열 생성물로, 두개 혹은 여러 작은 원자들이 생성되고, 에너지와 중성자가 나오는 것을 가리켜 핵분열이라고 한다. 핵분열에서 발생한 중성자는 다른 핵분열의 방아쇠가 되는데, 이렇게 핵분열이 연쇄적으로 일어나는 현상을 연쇄 반응이라고 한다.

원자력 발전소는 이 연쇄반응을 조절해, 여기서 나오는 열로 물을 끓여, 터빈을 돌려 전기를 만든다. 만약 원자로가 이 연쇄반응을 제어하지 못한다면, 핵폭발이 일어날 가능성이 있다. 만약 원자로가 제어범위를 넘어가게 되면, 원자로 노심이 핵폭발로 인해 변형되어, 노심용융 사고가 일어나게 된다. 대부분의 원자로에서는 천연 우라늄(99.2745%는 우라늄 238, 0.72%는 우라늄 235, 0.0055%는 우라늄 234)보다 우라늄 235를 좀 더 농축한 농축 우라늄(2~4%)을 연료로 쓴다. (출처: 위키피디아)

정리하면 핵분열에서 발생되는 열을 이용하여 물을 끓여 증기를 만들고 그 증기를 이용하여 터빈을 돌려 전기를 만드는 것입니다. 핵분열은 한번 시작하면 연료 (우라늄)이 없어 질 때 까지 작동됩니다. 결국 시작할 때를 제외하고는 시작 중 인위적으로 중단할 수 없습니다.

현재 문제가 되고 있는 것이 바로 이 핵분열에서 나오는 열입니다. 핵분열로 발생되는 열을 계속 식혀 주어야 하지만 현재 냉각장치가 작동하지 않아 내부에 있는 연료봉이 과열되어 방사능과 함께 폭발의 위험이 커지고 있는 것입니다.

원자로를 냉각시킬 수 없다면 어떻게 될까?
만약 포스트 제목처럼 원자료를 냉각시킬 수 없다면 어떻게 될까요?

우선 일본 Sankei Biz 기사를 참조하겠습니다.


후쿠시마 제 1 원전에서 시작된 육상 자위대의 헬기와 경시청의 고압 살수 차를 사용하여 스프레이 작업. 사용이 끝난 연료를 냉각 방사성 물질이 방출되지 않도록하는 것이 목적이다. 연료 풀의 수위가 떨어진 상태가 계속되어, 연료가 노출되면 어떻게 될까. "저장 용기가 파괴된 원자로와 같은 정도의 위험성이있다"고 지적하는 전문가도있다.

"폭주있을 수 없다"

원자로에서 사용이 끝난 우라늄 연료는 핵분열 반응을 마치고도 열을 내기 위해, 냉장 유지할 필요가있다. 연료 수영장이 사용후 연료를 수중에 보관 냉각 시설. 건물의 최상층에 위치, 깊이 10 미터 정도, 보통의 수온은 40도 전후로 유지되고있다.
풀 냉각수의 증발이 진행되면, 연료 봉이 공기 중에 노출. 연료 봉을 덮고있는 지르코늄 합금의 피복 관과 물이 화학 반응을 일으켜 약해지고 연료 봉이 손상될 수있다. 그렇다면, 높은 수준의 방사성 물질이 대량으로 방출되는 우려도 있다고한다.
단, 미야자키 경상 다음 오사 카대 명예 교수 (원자력 공학)는 "연료 풀의 과열 말하자면 불씨의 상태 핵분열 연쇄 반응은 그쳤고, 체르노빌 원전 사고 (1986 년) 같은 폭주는있을 수 없다" 냉정한 대응을 촉구한다.

1 천톤 가까운 물 필요

17 일 시작된, 헬기와 지상에서 유입 전략의 효과는있는 것일까. 미야자키 경상 다음 오사 카대 명예 교수 (원자력 공학)에 따르면, 연료가 완전히 적시는 풀의 수위를 5 ~ 6 미터까지 올릴 필요가 있으며, 현재의 수위를 고려하면 풀 하나 당 1 천 톤 가까운 물이 필요한다.

한편, 자위대 헬기 버킷의 용량은 최대 약 7.5 톤. 헬기 방수 작업만으로 수위를 충족시키기 어렵다. 그러나 "화재 현장에 비가 정도이지만, 온도 상승을 억제하는 효과는있다"라는 견해가 많다.미야자키 명예 교수는 "헬기에서 방수로 먼저 연료를 식히고 지상에서 방수 작업 수영장 수위를 올리는 절차는 합리적"이라고 평가. 한편, "3,4 호기는 저장 연료의 일부가 수면에 노출하고 1300 ℃ 전후의 고온이되어있는 것으로 보인다. 머리부터 방수하면 화로의 숯불에 물을 솔직히 가하는 것으로, 대량의 방사성 물질이 수증기와 함께 확산 우려도있다 "고도 우려한다. 미야 겐조 도쿄 대학 명예 교수 (원자력 공학)도 "한 번 풀 침수시켰다하더라도 사용후 연료가 발열하여 물이 증발하여 잃어버린 분의 물을 공급하고 유지할 필요가있다"고 작업의 어려움을 지적한다.

다시 임계 가능성도

사용후 연료의 과열로 인한 화재가 잇따르고있는 것이나, 앞으로도 간헐적인 여진이 예상되기 때문에 핵분열 반응이 다시 시작 "다시 임계"에 이르기 가능성을 지적하는 목소리도 일부에있다 .
원전에 대한 자세한 기술 평론가 사쿠라이 아츠시 씨는 "다시 임계를 방지하기 위해 핵분열로 생기는 중성자를 흡수하는 기능이있는 붕산을 살포해야한다"고 말했다.
3,4 호기에서 수소 폭발 등 건물이 크게 손상하고있다. 압력 용기 및 저장 용기, 원자로 건물 등 복수의 "벽"을 감시한 원자로와 달리 연료 수영장은 외부 방출에 대한 대비가 약하다. 사쿠라이 씨는 "저장 용기가 파괴된 원자로만큼이나 위험한 상태가된다. 마찬가지로 연료 수영장의 수온이 상승하고있는 5,6 호기에 대한 대책도 조속히 실행에 옮겨야한다"고 호소한다.
미야자키 명예 교수는 "어쨌든 수영장 수위를 높일 필요하지만, 안정적으로 수위를 확보하는 근본적인 해결책은  어떻게든 전원 복구를 서두르지 않으면 안된다"고 지적하고있다 (출처: Sankei Biz)

요약해보면 전원복구를 통해 내부에 냉각장치를 재가동하여 사태를 막는 것이다 입니다. 현재 전원복구가 진행되고 있어 희망이 보이고 있습니다.

그러나 만약 전원복구가 힘들어 진다면 지상 최악의 원전사고라 불리는 체르노빌 사고의 경우 처럼 아예 묻어버리는 방식을 사용할 수 있습니다.  지난 1986년 체르노빌 원전 사고 당시 구 소련 당국은 참사 발생 7개월 만에 원자로의 잔해와 오염물질을 콘크리트로 덮어씌워 방사성 물질 누출을 차단했습니다.

결국, "원자로를 냉각시킬 수 없다면 어떻게 될까요?" 물음에 대한 답은 아직 방법이 있다. 그러므로 부화뇌동하지 않는 것이 좋다는게 제 생각입니다. 

원전 복구를 위해 지금 이시간에도 힘쓰시는 모든 분들께 감사를 드리고 큰 사고 없이 잘 마무리 되길 바랍니다.





by 공부의힘 2011. 3. 18. 16:46
  • +요롱이+ 2011.05.26 11:25 신고 ADDR EDIT/DEL REPLY

    공부의 힘님 요롱이 왔습니다^^
    이곳 블로그를 찾을 때마다 평소 가렵던 부분을 긁어주는 느낌이에요^^
    정보가 되는글 잘 읽고 갑니다^^

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