원자력 발전소는 어떻게 동작하나요? 너무 궁금하네요

Question

원자력 발전소의 동작 원리에 대해 궁금합니다. 핵분열, 제어봉, 증기발생기 등의 구성 요소와 그 역할, 에너지 생산 과정에 대한 정보를 자세히 알려주세요.

Answer 1

안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

원자력 발전은 핵분열이라는 과정을 통해 방출되는 엄청난 열 에너지를 이용하여 전기를 생산하는 방식으로 작동을 합니다 핵분열은 불안정한 우라늄 235 원자핵이 중성자에 의해 분열되어 두 개의 작은 원자핵과 방대한 에너지, 그리고 추가적인 중성자를 방출하는 과정입니다. 이 추가 중성자는 다른 우라늄 235 원자핵을 분열시키고, 이 과정이 연쇄반응을 일으켜 막대한 열 에너지를 발생시킵니다.

핵분열 과정은 원자로라는 특수한 용기에 담겨 안전하게 제어가 됩니다. 원자로 내부에는 핵 연료봉이라고 불리는 금속 튜브에 우라늄 235가 압축되어 들어 있으며 제어봉이라는 붕소 막대로 제어됩니다. 제어보은 중성자 흡수를 통해 핵분열 반응 속도를 조절하고 사고 발생 시 즉각적으로 반응을 중단 시키는 역할을 하고 있습니다

핵분열로부터 발생한 열 에너지는 냉각수에 의해 흡수됩니다. 냉각수는 원자로 내부를 순환하며 열을 흡수한 후 증기발생기로 이동합니다. 증기 발생기 에서는 냉각수가 2차 냉각수라고 불리는 다른 물을 데워 고압의 증기를 만듭니다. 이 고압 증기는 터빈의 날개를 돌려 발전기를 회전시키고 이를 통해 전기를 생성 하게 되는 겁니다

생산된 전기는 변압기를 통해 고압으로 변환되어 송전선을 통해 전국 각지에 공급됩니다 사용된 후 남은 열 에너지는 냉각탑을 통해 대기 중으로 방출하게 됩니다

원자력 발전은 화석 연료를 사용하는 발전 방식에 비해 탄소 배출량이 적고 발전 효율이 높다는 장점이 있습니다. 하지만 원자 사고 발생 시 심각한 피해를 입힐 수 있다는 위험성과 사용 후 핵폐기물 처리 문제 등 해결해야 할 과제도 존재 하고 있습니다

Answer 2

안녕하세요. 김태헌 과학전문가입니다.

보통 방사성 원소의 불안정한 핵 속에 있는 에너지를 이용합니다.

우라늄(방사성원소)의 핵(무거워 쉽게 쪼개지기고, 불안정)

>우라늄 235의 핵에 중성자를 쏨

>중성자가 우라늄 235에 부딪히면, 우라늄 235가 쪼개지면서 중성자 2개를 방출

>다시 중성자 2개가 우라늄 235 2개에 각각 부딪혀서 중성자 총 4개 방출

>다시 중성자 4개가 우라늄 235 2개에 각각 부딪혀서 중성자 총 8개 방출

>다시 중성자 8개가 우라늄 235 2개에 각각 부딪혀서 중성자 총 16개 방출

...(연쇄반응)

>엄청난 에너지(열)발생

>열로 보관된 물을 끓임

>수증기로 터빈을 돌림>전기를 생산

Answer 3

안녕하세요! 손성민 과학전문가입니다.

원자력 발전소는 핵분열 제어봉 증기발생기 등의 구성 요소로 이루어져 있습니다. 핵분열은 원자핵을 분열시켜 열을 발생시키는 과정을 말하며 이 열을 이용하여 증기를 만들고 이 증기를 터빈에 가해 전기를 생산합니다. 제어봉은 핵분열 반응을 조절하여 원하는 수준으로 유지하는 역할을 합니다. 증기발생기는 증기를 만드는 역할을 하며 이 증기는 터빈을 돌려 전기를 생산하는데 사용됩니다. 이렇게 핵분열 제어봉 증기발생기가 함께 작동하여 전기를 생산하는 것이 원자력 발전소의 기본적인 동작 방식입니다. 더 자세한 설명이 필요하시면 언제든지 말씀해주세요.

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