원자력에 대한 기본지식

원자력 기술 발전: 1951년 12월 미국의 EBR-1(미국 실험용 육종가 1호)가 최초로 원자력을 이용하여 전기를 생산한 이후로 세계 원자력은 50년 이상 발전해 왔습니다. 2018년 기준 전 세계적으로 500개 이상의 원자력 발전소가 가동 중이며, 이는 전 세계 총 발전량의 약 18%를 차지합니다.

 

세상의 모든 것은 원자로 구성되어 있고 원자는 원자핵과 그 주변의 전자로 구성되어 있습니다. 가벼운 핵의 융합과 무거운 핵의 분열은 모두 에너지를 방출하며, 이를 각각 융합 에너지와 핵분열 에너지 또는 줄여서 핵 에너지라고 합니다.

당신이 언급하는 원자력 에너지는 핵분열 에너지입니다. 원자력 발전소의 연료는 우라늄입니다. 우라늄은 중금속 원소입니다. 천연 우라늄은 세 가지 동위 원소로 구성됩니다.

우라늄{{0}}의 함량은 0.71%입니다.

우라늄-238은 99.28% 함유

0.0058% 우라늄-234 함량 우라늄-235은 자연에서 발견되는 유일한 핵분열성 핵종입니다.

중성자가 우라늄-235 핵에 충돌하면 원자의 핵 에너지가 더 가벼운 두 개의 핵으로 분리되어 동시에 두세 개의 중성자와 광선을 생성하며 에너지를 방출합니다. 새로운 중성자가 다른 우라늄-235 핵과 충돌하면 새로운 핵분열을 일으킬 수 있습니다. 연쇄 반응에서 에너지는 끝없는 흐름으로 방출됩니다.

우라늄-235 핵분열에서 얼마나 많은 에너지가 방출됩니까? 1kg의 우라늄-235이 핵분열할 때 방출되는 에너지는 표준 석탄 2,700톤을 태울 때 방출되는 에너지와 같습니다.

 

원자로는 원자력 발전소의 핵심 설계이며 연쇄 핵분열 반응이 발생합니다. 원자로의 종류는 여러 가지가 있으며 원자력 발전소에서 가장 많이 사용되는 원자로는 가압수형 원자로이다.

가압수형 원자로에서 가장 먼저 얻는 것은 핵연료입니다. 핵연료는 작은 손가락 크기의 소결된 이산화 우라늄 펠렛으로 지르코늄 튜브에 포장되어 펠릿이 들어 있는 300개 이상의 지르코늄 튜브로 구성된 연료 집합체로 함께 조립됩니다. 대부분의 어셈블리에는 제어봉 묶음이 포함되어 있습니다. 연쇄 반응의 강도와 반응의 시작과 끝을 제어합니다.

가압수형 원자로는 물을 냉각수로 사용하여 주 펌프의 압력에 따라 연료 집합체를 통해 흐릅니다. 핵분열에 의해 발생하는 열을 흡수한 후 원자로에서 흘러나와 증기발생기로 들어가 열을 2차측의 물에 전달하여 증기로 만들어 전기를 발생시키는 반면 원자로의 온도는 주 냉각수 자체가 낮아집니다. 증기 발생기의 주 냉각수는 가열을 위해 주 펌프에 의해 원자로로 다시 보내집니다. 이 냉각수 순환 채널을 1차 회로라고 하고 1차 회로

압력은 전압 조정기에 의해 유지되고 조절됩니다.

 

화력발전소는 석탄과 석유를 이용해 전기를 생산하고, 수력발전소는 수력발전소를, 원자력발전소는 핵에 포함된 에너지를 이용해 전기를 생산하는 새로운 발전소다. 원자력 발전소는 크게 두 부분으로 나눌 수 있습니다. 하나는 원자로 유닛과 기본 시스템을 포함하여 원자력을 사용하여 증기를 생산하는 핵 섬입니다. 발전기 시스템.

원자력 발전소에서 사용되는 연료는 우라늄입니다. 우라늄은 매우 무거운 금속입니다. 우라늄으로 만든 핵연료는 원자로라는 장치에서 핵분열되어 엄청난 열에너지를 발생시킨다. 이 열 에너지는 고압의 물에 의해 수행되며 증기 발생기에서 증기가 생성되어 가스 터빈을 발전기로 회전시킵니다. 전기는 지속적으로 생산되며 전기 그리드를 통해 멀리 그리고 광범위하게 전송됩니다. 이것이 가장 일반적인 유형의 가압수형 원자로 원자력 발전소가 작동하는 방식입니다.

선진국에서는 원자력이 수십 년 동안 개발되어 성숙한 에너지원이 되었습니다. 중국의 원자력 산업은 40년 이상 발전해 왔으며 지질 조사, 채광에서 부품 가공 및 재처리에 이르기까지 상당히 완전한 핵연료 주기 시스템을 구축했습니다. 그것은 많은 유형의 원자로를 건설했으며 다년간의 안전 관리 및 운영 경험과 완전한 전문 기술 팀을 보유하고 있습니다. 원자력 발전소의 건설 및 운영은 복잡한 기술입니다. 이 나라는 이미 자체 원자력 발전소를 설계, 건설 및 운영할 수 있습니다. Qinshan 원자력 발전소는 중국 자체에서 연구, 설계 및 건설했습니다.

 

전기는 발전소에서 생산됩니다. 우리는 석탄이나 석유를 사용하는 석탄 화력 발전소, 물을 사용하는 수력 발전소, 풍력, 태양열, 지열, 조수, 파도, 메탄으로 전기를 생산하는 소규모 또는 실험용 발전소를 알고 있습니다. 원자력 발전소는 핵에 포함된 에너지에 의존하여 대규모로 전기를 생산하는 새로운 유형의 발전소입니다.

원자력 발전소에서 사용하는 연료는 우라늄이다. 우라늄은 매우 무거운 금속이다. 우라늄으로 만든 핵연료는 원자로라는 장치에서 핵분열을 일으켜 엄청난 열에너지를 발생시킨다. 이 열 에너지는 고압의 물에 의해 수행됩니다. 그것은 증기 발생기에서 생산되고 전기 그리드에 의해 멀리 그리고 널리 보내집니다. 이것이 가장 일반적인 가압수형 원자로 원자력 발전소가 작동하는 방식입니다.

 

약 100년 전에 과학자들은 특정 물질이 알파(알파)선, 베타(베타)선 및 감마(감마)선의 세 가지 종류의 방사선을 방출한다는 사실을 발견했습니다.

나중에 연구를 통해 알파선은 알파 입자(헬륨 핵)의 흐름이고 베타선은 베타 입자(전자)의 흐름이며 총체적으로 입자 방사선으로 알려져 있습니다. 중성자선, 우주선 등도 마찬가지입니다. 감마선은 전자기파라고 불리는 매우 짧은 파장의 전자기파입니다. 엑스레이 등도 마찬가지입니다.

이러한 광선의 일반적인 특성은 다음과 같습니다.

1. 그들은 물질을 관통하는 특정한 능력을 가지고 있습니다.

2. 사람들은 오감을 인식할 수 없지만 사진 판을 민감하게 만들 수 있습니다.

3. 일부 특수 물질에 대한 조사는 가시적인 형광을 방출할 수 있습니다.

4. 이온화는 물질을 통과할 때 일어난다.

광선은 주로 이온화를 통해 살아있는 유기체에 특정한 영향을 미칩니다.

방사선은 두렵지 않습니다. 우리가 먹는 음식, 우리가 사는 집, 심지어 우리 몸에도 방사선을 발산하는 물질이 있습니다. 야광시계를 착용하고 엑스레이를 찍고 비행기를 타고 담배를 피울 때 우리 모두는 일정량의 방사선을 받습니다. 그러나 너무 많은 양의 방사선은 해로운 영향을 미칠 수 있습니다.

 

원자로는 핵분열 연쇄 반응을 유지하고 제어하여 원자력 에너지를 열 에너지로 변환할 수 있도록 하는 장치입니다.

원자력 발전소용 가압수형 원자로는 압력 용기라고 불리는 허리 부분에 여러 개의 취수구와 배출구가 있는 두꺼운 강철 관 모양의 외피를 가지고 있습니다. 900MW 가압수형 원자로의 압력용기는 높이 12m, 지름 3.9m, 벽 두께 약 0.2m이다.

압력용기 내부에는 연료 집합체와 제어봉 집합체로 구성된 원자로 노심이 있다. 물은 그들 사이의 틈을 통해 흐릅니다. 여기서 물은 두 가지 일을 합니다. 중성자를 느리게 하여 우라늄-235 핵에 흡수될 수 있도록 하고 열을 빼냅니다. 900MW PWR은 일반적으로 약 80톤의 이산화 우라늄을 포함하는 157개의 연료 집합체를 포함합니다.

압력 용기 상단에는 제어봉 구동 메커니즘이 장착되어 있어 제어봉의 위치를 ​​변경하여 원자로 개방, 정지(비상 정지 포함) 및 전력 조절을 실현할 수 있습니다.

 

일반적으로 말하면, 원자력 사고는 원자력 시설(예: 원자력 발전소)에서 발생하여 방사성 물질이 방출되어 작업자와 일반인이 규정된 한도를 초과하거나 그에 상응하는 피폭에 노출됩니다. 원전 사고의 심각성. 이해의 통일된 기준을 갖기 위해 국제 사회는 원자력 시설에서 안전에 중요한 사건을 7단계로 분류했습니다.

표에서 볼 수 있듯이 4-7 수준만 "사고"라고 합니다. 수준 5 이상의 사고는 외부 비상 계획을 구현해야 합니다. 소련의 체르노빌 사고, 영국의 웬츠케일 사고, 미국의 스리마일섬 사고 등 전 세계적으로 세 차례 그런 사고가 있었다.

 

중국의 대부분의 식물은 이렇습니다.

1) 원자로 건물: 내부 및 외부 격납용기와 내부 구조 및 노심용융물 포집기를 포함합니다. 원자로 건물은 2층 원통형 구조로 1차 회로(주 펌프, 증발기 및 가압기를 포함한 압력 용기 및 주 냉각 회로 포함)와 관련된 주요 시설을 포함하고 지원합니다. 구조. 보조 장비. 플랜트의 주요 기능은 외부 이벤트가 내부 반응에 미치는 영향을 방지하고 누출이 발생하지 않도록 하는 것입니다. 공장의 압력과 온도가되도록 1 차 회로 사고 물 손실을 포함합니다.

1.1) Containment: Containment는 이중벽 구조로 내벽은 프리스트레스 콘크리트 배럴과 콘크리트 돔으로 구성되고 내부는 강철로 라이닝되어 밀봉을 보장합니다. 외부 격납 장치는 외부 충격에 저항합니다. 외부 격납 장치와 내부 격납 장치는 1.8-미터 너비의 링 영역으로 분리되어 있으며, 이는 누출 사고 후 누출을 수집하고 누출이 해제되기 전에 여과되도록 음압 상태에 있습니다. 대기 속으로. 이중 봉쇄는 심각한 사고의 경우 환경을 효과적으로 보호하는 것으로 간주됩니다.

1.2) 내부 구조: 주요 기능은 원자로 압력 용기 및 보조 장비 지원을 제공하는 것입니다. 인력 및 장비의 생물학적 보호; 격리, 회로 및 안전 시스템에 대한 파이프 타격 및 발사체의 영향을 방지합니다.

1.3) 구조 설명: 내부 구조는 1차 차폐벽, 2차 차폐벽, 원자로 재급유실을 포함하는 철근 콘크리트 구조입니다. 바닥과 벽.

1.4) 코어 멜트 트랩: 코어 CVCS 및 VDS 시스템 아래에 위치하며 하부 피트, 코어 멜트 확장 채널 및 확장 영역으로 구성된 세 부분으로 나뉩니다. 표면은 미세한 석재 콘크리트로 덮여 있습니다. 바닥에는 사고 발생 시 용융된 물질을 냉각시키기 위한 순환수 시스템, 급유 탱크에서 물이 공급됩니다.

2) 안전 작업장: 안전 작업장 1&4는 격납용기의 양쪽에 배치된 9개의 층으로 나누어져 있고, 공장 2&3은 이중벽을 사용하여 함께 배치된 8개의 층으로 나누어져 있습니다. 외벽은 작업장의 각 층과 분리되어 있으며 작업장으로 통하는 문에는 출입 통제 시스템이 있어야 합니다.

3) 핵연료건물 : 원자로건물과 안전건물 2, 3 맞은편에 위치하며, 원자로건물과 안전건물은 래프트 기초 위에 위치한다. 9층(0.00-19.5m 구역). 서측은 사용후핵연료수조 및 관련시설, 동측은 사고배기가스여과장치. 이중벽을 채택하고 문에는 출입 통제 시스템이 있어야 합니다.

4) 원자력부속동 : 원자력부속동에는 발전소 운영에 필요하고 안전과 무관한 보조계통을 설치하고 일부 정비구역을 설정한다. 철근콘크리트구조로 발전소의 뗏목기초와 기초가 분리되어 있으며 방사능기기 주위에 차폐구조물을 설치하여 체계적으로 격리하고 있다. 적절한 생물학적 격리가 제공됩니다.

5) 발전소 접근 : 기본 발전소는 인원이 핵섬에 안전하게 접근할 수 있도록 필요한 장비와 시설을 갖추고 있다. 정착 조인트는 상대 변위를 허용하도록 설정됩니다.

6) 방사성폐기물 처리장 : 방사성폐기물 처리장(HQB)과 방사성폐기물저장소(HQS)로 구분되며 액체 및 고체 방사성폐기물을 수집, 저장, 처리할 수 있다. 2호기는 1호기의 원자력 부대시설 건물과 직접 연결되어 수지폐기물의 저장 및 운반 및 수집, 일시저장, 폐액운반에 사용된다. 방사성폐기물 건물과 부대건물 사이에는 히트파이프가 연결된다. 2호기의 폐액을 이송하는 2호기(2HQS).

7) 비상디젤기관실 : (HD)는 철근콘크리트 구조이다. 그것의 철근 콘크리트 뗏목 기초, 지하 부분 및

외벽은 아스팔트 단열재로 방수가 됩니다. 디젤 연료 저장 탱크와 디젤 연료 탱크실을 수용하는 데 사용되는 바닥, 벽 및 천장 표면은 발유성 물질이 혼합된 시멘트 모르타르로 도배됩니다.

8) 안전플랜트 물펌프실 : 콘크리트 구조물의 경우 철근콘크리트 구조물의 설계, 매칭 비율 및 공정은 구조물 본체가 지하수 및 해수의 침식을 방지할 수 있도록 충분한 내구성을 가져야 하며, 모든 콘크리트 표면은 물과의 접촉은 미세한 거푸집을 사용해야 하며, 그 밖의 장소는 거친 거푸집을 사용할 수 있습니다.

 

원자력 발전소는 아주 적은 양의 핵연료를 사용하여 많은 양의 전기를 생산하며 킬로와트시당 전력 비용은 석탄 화력 발전소보다 20% 이상 낮습니다. 원자력 발전소는 또한 운송되는 연료의 양을 크게 줄일 수 있습니다. 예를 들어, 100만 킬로와트 석탄 화력 발전소는 연간 300만~400만 톤의 석탄을 소비하는 반면, 동일한 전력의 원자력 발전소는 30만 톤만 필요합니다. 원자력의 또 다른 장점은 깨끗하고 무공해이며 배출 가스가 거의 없다는 점입니다. 이는 급속도로 발전하고 환경 압력이 큰 중국에 적합합니다.

2007년 중국은 62862억 KWH의 원자력과 592억 6300만 KWH의 계통연계형 전기를 생산하여 전년 대비 각각 14.61% 및 14.39% 증가했습니다. 2007년 5월과 8월에 각각 100만 kW가 상업 가동되어 중국에서 가동 중인 원자력 발전소의 총 수는 11기이며 총 설치 용량은 907.8만 kW입니다.

2007년 말까지 중국의 설치 전력 용량은 7억 1,300만 kW에 달했고, 국가의 전력 공급과 수요는 전반적으로 균형을 유지했습니다. 중국의 설치된 원자력 발전 용량은 885만 킬로와트에 달했습니다.

2007년에 수력 발전과 화력 발전의 설치 용량은 각각 1억 4,500만 kW와 5억 5,400만 kW로 10% 이상 증가했습니다. 한편 계통연계형 풍력발전의 총 설치용량은 403만kW로 두 배 증가했다.

중국은 오랫동안 산업의 "제한된" 발전을 강조하면서 원자력에 대한 정책을 완화하기 시작했습니다. 2003년 이후 중국은 전반적인 에너지 경색을 겪었습니다. 이 경우 원전산업을 적극 발전시켜야 한다는 국내적 요구가 점점 거세지고 있다. 원자력 발전에 관한 이번 고위급 성명은 중국의 장기적인 에너지 긴장을 해결하는 데 긍정적일 뿐만 아니라 중국의 경제를 유지하는 이상적인 방법인 원자력 산업의 전략적 위치를 확립한다는 점에서 의심할 여지 없이 긍정할 가치가 있습니다. 일석이조의 일석이조의 전략적인 억제력.

중국은 현재 총 8.7기가와트의 원자력 발전소를 건설 중이거나 건설 중입니다. 중국의 설치된 원자력 발전 용량은 2010년까지 약 20기가와트, 2020년까지 40기가와트가 될 것으로 예상됩니다. 여러 부서의 추정에 따르면 2050년까지 중국의 원자력 발전 용량은 높음, 중간 및 낮음의 세 가지 시나리오로 나눌 수 있습니다. 높은 시나리오는 360기가와트(중국 전체 설치 전력 용량의 약 30%), 중간 시나리오는 240기가와트(중국 전체 설치 전력 용량의 약 20%), 낮은 시나리오는 120기가와트(중국 전체 전력 용량의 약 10%)입니다. 설치된 전력 용량).

중국 국가발전개혁위원회(National Development and Reform Commission of China)는 중국 민간 산업에서 원자력 발전을 위한 계획을 수립하고 있다. 2020년까지 중국의 총 설치 전력 용량은 9억 KWH에 달할 것으로 예상되며 원자력이 전체 전력 용량의 4%를 차지할 것으로 예상됩니다. . 즉, 2020년까지

중국은 Daya Bay에 해당하는 40MW의 원자력 발전소를 갖게 될 것입니다.

원자력 발전의 일반적인 추세로 볼 때 중국 원자력 발전의 기술 및 전략 경로는 오래 전부터 명확했으며 현재의 가압수형 원자로, 중기의 고속 중성자 원자로, 장기의 핵융합 원자로로 진행되고 있습니다. 구체적으로 가까운 미래에는 열중성자원자로 발전소를 개발할 예정이다. 우라늄 자원을 최대한 활용하기 위해 우라늄-플루토늄 순환의 기술 경로를 채택하고 중기적으로 고속 증식로 원자력 발전소를 개발합니다. 장기적으로 핵융합로 원자력 발전소를 개발하여 기본적으로 "영원히"에너지 수요의 모순을 해결합니다.

 

일본을 중심으로 국제원자력기업은 일본 후지컨소시엄의 히타치 -- 미국 GM, 일본 미쓰이 컨소시엄의 도시바 -- 미국 웨스팅하우스, 미쓰비시 일본의 Mitsubishi Consortium -- Areva of France의 Heavy Industries.원자력 기술과 시장에서 일본 독점의 초기 형태가 등장했으며 원자력 응용 개발을 가속화하기 위한 중국의 에너지 전략 조정은 일본에 종속될 수밖에 없습니다. .

 

원자력 발전의 역사를 통틀어 원자력은

발전소 기술 프로그램은 크게 네 가지로 나눌 수 있습니다.

세대, 즉:

 

원자력발전소의 개발과 건설은 1950년대에 시작되었다. 1954년 구소련은 전력용량 5메가와트의 실험용 원자력발전소를 건설했고, 1957년 미국은 전력용량 90메가와트의 프로토타입 선적항 원자력발전소를 건설했고,000 킬로와트. 이러한 성과는 전기를 생산하기 위해 원자력을 사용하는 기술적 타당성을 입증했습니다. 이러한 실험 및 프로토타입 원자력 발전소는 국제적으로 1세대 원자력 발전소라고 합니다.

 

1960년대 후반 실험 및 프로토타입 원자력 발전소, 가압수형 원자로, 비등수형 원자로, 중수형 원자로, 흑연 수냉식 원자로 및 전력 용량이 300인 기타 원자력 발전소를 기반으로000 kW를 잇달아 건설하여 원자력발전의 기술적 타당성을 입증함과 동시에 원자력의 경제성을 입증하였습니다. 1970년대 유가 상승으로 인한 에너지 위기는 원자력의 대대적인 발전을 촉진시켰다. 전 세계에서 상업적으로 운영되는 400개 이상의 원자력 발전소의 대다수는 전통적으로 2세대 원자력 발전소로 알려진 이 기간 동안 건설되었습니다.

 

1990년대에 스리마일 섬과 체르노빌 원전의 중대사고로 인한 부정적 영향을 해결하기 위해 세계 원전업계는 중대사고의 예방과 완화에 총력을 기울였다. 미국과 유럽은 "Advanced Light water Reactor User Requirements" 문서를 연속적으로 발행했습니다. URD(유틸리티 요구 사항 문서) 및 경수로 원자력 발전소(EUR)에 대한 유럽 사용자의 요구 사항, 심각한 사고의 예방 및 완화를 더욱 명확히 하고 안전성 및 신뢰성을 개선하며 인적 요소 엔지니어링 요구 사항을 개선합니다. 세계에서 원자력 발전 URD 또는 EUR 파일을 충족하는 장치는 일반적으로 3세대 원자력 장치라고 합니다. 3세대 원자력 발전소는 2010년까지 상업 건설을 준비해야 합니다.

 

2000년 1월 미국 에너지부의 주도로 미국, 영국, 스위스, 남아프리카, 일본, 프랑스, ​​캐나다, 브라질, 한국, 아르헨티나 등 원자력 발전에 관심이 있는 10개국이 "4세대 국제 원자력 포럼"(GIF)을 공동으로 구성했습니다. 2001년 7월에는 4세대 원자력 기술의 연구개발 협력을 위한 계약을 체결하였다. 4세대 원자력 솔루션은 폐기물을 최소화하고 외부 비상 대응이 필요하지 않으며 고유한 비확산 기능으로 더 안전하고 경제적일 것으로 예상됩니다. 고온 가스 냉각 원자로, 용융 염 원자로 및 나트륨 냉각 고속 원자로가 4세대 원자로입니다.

원전 1세대는 원전의 설계기술과 상업화 가능성을 검증하는 것이 목적인 시제원자로이다. 2세대 원전은 기술이 성숙한 상업용 원자로로 현재 가동 중인 대부분의 원전은 2세대 원전에 속한다. 2세대 원전에 비해 안전성과 경제성이 향상되어 향후 발전의 주요 방향에 속합니다.

우리는 이미 자연계 어디에나 방사능이 존재한다는 사실을 알고 있으며, 자연 배경에서 방사능을 받아왔습니다. 그렇다면 이 자연 방사선은 어디에서 오는 것일까요? 그리고 어느 정도일까요? 자연 방사선의 "배경"은 두 가지 근원에서 나옵니다. 다른 원인은 자연 방사능, 즉 공기, 물, 흙, 바위, 심지어 음식과 같은 일반 물질에 자연적으로 존재하는 방사성 방사선입니다. 또한 현대 사회의 사람들은 엑스레이, TV 시청, 전자레인지 사용 등 온갖 종류의 인공 방사선에 노출되어 있습니다. 다음 표는 방사선의 크기에 따라 다양한 종류의 배경 방사선을 나열한 것입니다. 인간이 먹고, 사용하고, 생활하고, 여행하는 것은 소량의 방사능 방사선을 받게 된다는 것을 표에서 볼 수 있습니다. 그 중 원자력 발전소에서 나오는 방사선은 매우 작아서 완전히 무시할 수 있습니다.

 

방사선이 인체에 미치는 영향은 세포에서 시작됩니다. 세포 사멸을 촉진하거나, 새로운 세포의 형성을 억제하거나, 세포 기형 또는 신체의 생화학 반응 변화를 유발합니다. 낮은 방사선량에서 인체 자체는 방사선 손상을 복구할 수 있는 특정 능력이 있으며 유해한 영향이나 증상을 나타내지 않고 위의 반응을 복구할 수 있습니다. 그러나 선량이 너무 높으면 신체 기관이나 조직의 복구 능력을 넘어섭니다. , 그것은 국부적 또는 전신적 병변을 일으킬 것입니다. 다음 표는 현재 국제적으로 인정되는 방사선의 생물학적 영향을 보여줍니다. 인체가 손상 없이 25rems의 집중 선량을 견딜 수 있음을 알 수 있습니다. 물론 사람마다 저항하는 능력과 체질은 다릅니다.