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원자력

Nuclear power
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스위스의 라이프슈타트 원자력 발전소

원자력은 전기를 생산하기 위해 핵반응을 이용하는 것이다.원자력은 핵분열, 핵붕괴, 핵융합 반응에서 얻을 수 있다.현재, 원자력 발전소의 전력의 대부분은 원자력 발전소에서 우라늄과 플루토늄의 핵분열로 생산된다.핵붕괴 과정은 Voyager 2와 같은 일부 우주 탐사선의 방사성 동위원소 열전 발전기와 같은 틈새 응용 분야에 사용된다.핵융합 발전으로 전기를 생산하는 것은 여전히 국제 연구의 초점이 되고 있다.

대부분의 발전소는 1회성 연료 사이클에서 농축 우라늄이 포함된 열 원자로를 사용한다.중성자 흡수 원자의 비율이 너무 커져서 연쇄 반응을 더 이상 지속할 수 없을 때(일반적으로 3년) 연료는 제거된다.그런 다음 장기 저장소로 이동하기 전에 현장 사용후 핵연료 저장조에서 몇 년 동안 냉각된다.사용후 연료는 부피는 낮지만 고준위 방사성 폐기물이다.방사능은 기하급수적으로 감소하지만, 새로운 기술(고속 원자로 등)은 이를 크게 줄일 수 있지만 수십만 년 동안 생물권과 격리되어야 한다.사용후 연료는 여전히 대부분 핵분열성 물질이기 때문에 일부 국가(예: 프랑스 및 러시아)는 새로운 연료로 제조하기 위해 핵분열 및 비옥한 요소를 추출하여 사용후 연료를 재처리하지만, 이 과정은 채굴된 우라늄에서 새로운 연료를 생산하는 것보다 더 비싸다.모든 원자로는 사용후 연료에서 발견되는 일부 플루토늄-239를 생산하고 있으며, Pu-239는 핵무기용으로 선호되는 물질이기 때문에 재처리는 확산 위험으로 간주되고 있다.

최초의 원자력 발전소는 1950년대에 지어졌고, 1970년대 후반에는 전 세계적으로 설치된 원자력 용량이 100 GW까지 증가했고, 1980년대 들어 급격히 증가하여 1990년에는 300 GW까지 증가하였다.1979년 미국의 스리마일 섬 사고와 1986년 소련의 체르노빌 참사는 원자력 발전소에 대한 규제와 대중의 반발을 증가시켰다.이러한 요인들로 인해 높은 건설비용과 함께 전 세계 설치 용량은 2022년까지 390 GW로 증가하는데 그쳤다.이들 발전소는 2019년 전 세계 발전량의 약 10%에 해당하는 2,586테라와트(TH)의 전력을 공급했으며, 수력에 이어 두 번째로 큰 저탄소 발전원이었다.2022년 3월 현재 전 세계 민간 핵분열로는 439기, 건설 중인 원자로는 56기, 계획 중인 원자로는 96기로 각각 총 용량이 62GW, 96GW이다.미국은 연간 800TWh 이상의 무배출 전력을 생산하며, 평균 용량 계수는 92%이다.건설 중인 대부분의 원자로는 아시아에서 3세대 원자로이다.

원자력은 다른 에너지원에 비해 에너지 단위당 사망률이 가장 낮다.석탄, 석유, 천연가스, 수력전기는 각각 대기 오염과 사고로 인해 에너지 단위당 더 많은 사망자를 냈다.원자력 발전소는 온실가스를 배출하지 않는다.원자력의 위험 중 하나는 2011년 일본 후쿠시마 원전 사고와 같은 사고의 가능성이다.

원자력에 대한 논쟁이 있다.찬성론자들은 원자력이 탄소 배출을 줄이는 안전하고 지속 가능한 에너지원이라고 주장한다.반핵운동은 원자력이 사람과 환경에 많은 위협을 가하고 있으며, 다른 지속 가능한 에너지원에 비해 비용이 너무 많이 들고 배치 속도가 느리다고 주장한다.

역사

주요 기사:원자력 발전의 역사

오리진스

1951년 [1]12월 20일 Argonne National Laboratory-West의 EBR-1에서 원자력 발전으로 생성된 전구에 의해 처음으로 불이 켜졌다.

핵분열의 발견은 방사능의 과학과 원자의 성분을 설명하는 새로운 핵물리학의 정교함에 대한 40년 이상의 연구 끝에 1938년에 일어났다.핵분열 과정의 발견 직후, 핵분열은 더 많은 핵 분열을 유도할 수 있고, 따라서 스스로 지속하는 연쇄 [2]반응을 유도할 수 있다는 것이 밝혀졌다.1939년 이것이 실험적으로 확인되자, 많은 나라의 과학자들은 핵무기 [3]개발을 위한 핵분열 연구를 지원해 달라고 정부에 청원했다.

미국에서는 이러한 연구 노력으로 1942년 12월 2일 임계치를 달성한 최초의 인공 원자로인 시카고 파일 1호기가 탄생했다.원자로의 개발은 제2차 세계대전 중 원자폭탄을 제조하기 위한 연합군의 노력인 맨해튼 프로젝트의 일부였다.그것은 첫 번째 핵무기에 사용할 무기급 플루토늄 생산을 위한 더 큰 단일 목적 생산 원자로의 건설로 이어졌다.미국은 1945년 7월 첫 번째 핵무기인 트리니티 실험을 했고, 한 달 뒤 히로시마와 나가사키에 원자폭탄이 투하되었다.

1954년 1월 USS 노틸러스호의 진수식.1958년에 그것은 [4]북극에 도착한 최초의 선박이 되었다.
세계 최초의 상업용 원자력 발전소인 영국의 칼더 홀 원자력 발전소.

최초의 핵 장치의 군사적 특성에도 불구하고, 1940년대와 1950년대는 원자력이 값싸고 끝없는 [5]에너지를 제공할 수 있는 가능성에 대한 강한 낙관론이 특징이었다.1951년 12월 20일 아이다호 아르코 인근의 EBR-I 실험소에서 처음으로 원자로에 의해 전기가 생성되었으며, 처음에는 약 100kW를 [6][7]생산하였다.1953년 드와이트 아이젠하워 미국 대통령은 유엔에서 원자력의 "평화적" 사용을 신속히 개발할 필요성을 강조하며 "평화를 위한 원칙" 연설을 했다.그 후 1954년 원자력법이 제정되어 미국 원자로 기술의 신속한 기밀 해제를 허용하고 민간 부문의 개발을 장려했다.

제1차 발전

실용적 핵 전력을 최초로 개발한 기관은 미 해군으로, 잠수함 및 항공모함 추진 목적으로 S1W 원자로를 사용했다.최초의 핵추진 잠수함인 USS 노틸러스는 1954년 [8][9]1월에 바다에 투입되었다.S1W 원자로는 가압수형 원자로였다.이 설계는 대체 설계에 비해 더 간단하고, 더 작고, 조작이 쉬워서 잠수함에서 사용하기에 더 적합하기 때문에 선택되었다.이 결정은 PWR이 발전용 원자로가 될 것이며, 따라서 향후 민간 [10]전기 시장에 지속적인 영향을 미칠 것이다.

1954년 6월 27일, 구소련의 Obninsk 원자력 발전소는 약 5 메가와트의 [11]전력을 생산하는 세계 최초의 원자력 발전소가 되었다.세계 최초의 상업용 원자력 발전소인 영국 윈드스케일의 칼더 홀은 1956년 8월 27일 국가 전력망에 연결되었다.다른 많은 1세대 원자로와 마찬가지로, 이 발전소는 전기와 플루토늄-239를 생산하는 이중의 목적을 가지고 있었으며, 후자는 [12]영국의 초기 핵무기 프로그램을 위한 것이었다.

확장 및 제1의 반대

전 세계적으로 설치된 총 원자력 용량은 1960년 1기가와트(GW) 미만에서 1970년대 [8]후반 100GW로 비교적 빠르게 증가했다.1970년대와 1980년대에 경제적 비용 증가(주로 규제 변경과 압력 집단 [13]소송으로 인한 건설 시간 연장 관련)와 화석 연료 가격 하락은 당시 건설 중인 원자력 발전소를 덜 매력적으로 만들었다.1980년대 미국, 1990년대 유럽에서는 전력망 평탄화와 전력 자유화로 인해 대규모 신규 베이스로드 에너지 발전기 추가가 경제적으로 매력적이지 않았다.

1973년의 석유 위기는 프랑스나 일본과 같은 원자력 발전에 대한 투자를 위해 석유에 [14]더 많이 의존했던 나라들에게 큰 영향을 끼쳤다.프랑스는 향후 15년간 [15][16]25기의 원자력 발전소를 건설할 예정이며, 2019년 현재 프랑스 전력의 71%가 원자력 발전으로 세계 [17]어느 나라보다 높은 비율을 차지하고 있다.

1960년대 [18]초 미국에서 원자력에 대한 일부 지역 반대가 나타났다.1960년대 후반, 과학계의 일부 구성원들은 지적된 [19]우려를 표명하기 시작했다.이러한 반핵 우려는 원자력 사고, 핵 확산, [20]핵 테러, 방사성 폐기물 처리와 관련이 있다.1970년대 초, 독일의 와일(Wyl)에 제안된 원자력 발전소에 대한 대규모 시위가 있었다.이 프로젝트는 1975년에 취소되었다.Wyhl에서의 반핵 성공은 유럽과 북미의 [21][22]다른 지역에서 원자력 발전에 대한 반발을 불러일으켰다.

1970년대 중반까지 반핵운동은 더 많은 호소력과 영향력을 얻었고, 원자력은 주요한 대중 [23][24]항의의 이슈가 되기 시작했다.일부 국가에서는 원자력 분쟁이 "기술 [25][26]논쟁 역사상 유례없는 강도"에 이르렀다.원자력에 대한 대중의 적대감이 높아지면서 면허 취득 절차, 규제, 안전 장비에 대한 요구 사항이 증가하여 신규 건설 비용이 [27][28]훨씬 더 많이 들었다.미국에서는 120개 이상의 LWR 원자로 제안이 결국[29] 취소되고 새로운 원자로 건설이 [30]중단되었다.1979년 스리마일 섬에서의 사망자가 없는 사고는 많은 [19]나라에서 새로운 발전소 건설의 수를 줄이는 데 큰 역할을 했다.

체르노빌과 르네상스

1986년 이후 버려진 프리피아트 마을은 체르노빌 공장과 체르노빌 신안전감금 아치를 멀리 두고 있다.
2009년에 건설 중인 올킬루오토 3호.EPR은 현대화된 PWR 설계로 건설에 들어간 최초의 EPR이었다.

1980년대에 평균 [31]17일마다 1기의 새로운 원자로가 가동되었다.10년 말까지 전 세계적으로 설치된 원자력 용량은 300 GW에 달했다.1980년대 후반 이후, 새로운 용량 추가는 현저하게 느려졌고, 2005년에는 설치된 원자력 용량이 366 GW에 달했다.

1986년 RBMK 원자로를 포함한 구소련 체르노빌 참사는 원자력 발전을 변화시켰고 국제 안전 및 규제 [32]기준을 충족시키는 데 더욱 초점을 맞추게 되었다.이는 56명의 직접 사망자와 재정적으로 사상 최악의 원전 재해로 간주되며, 정화 비용과 비용은 180억 Rbls(2019년 680억 달러,[33][34] 인플레이션 조정)로 추정된다.안전 의식과 원자력 시설 운영자의 전문적인 개발을 촉진하기 위한 국제 기구인 세계 원자력 운영자 협회(WANO)는 1986년 체르노빌 사고의 직접적인 결과로 만들어졌다.체르노빌 참사는 이후 몇 [19]년 동안 새로운 발전소 건설 건수가 감소하는 데 큰 역할을 했다.이러한 사건의 영향을 받은 이탈리아는 1987년 국민투표에서 원자력 발전에 반대표를 던졌고, 1990년에 원자력 발전을 완전히 중단한 최초의 국가가 되었다.

2000년대 초, 원자력 에너지는 이산화탄소 [35]배출에 대한 우려로 인해 새로운 원자로 건설의 증가인 원자력 부흥을 기대하고 있었다.이 기간 동안 EPR과 같은 새로운 제3세대 원자로는 문제와 지연에 [36]직면해 예산을 크게 초과하여 건설되기 시작했다.

  • Net electrical generation by source and growth from 1980. In terms of energy generated between 1980 and 2010, the contribution from fission grew the fastest.

    공급원별 순 발전량 및 1980년 이후 성장률.1980년에서 2010년 사이에 발생한 에너지 측면에서 핵분열로 인한 기여가 가장 빠르게 증가했다.

  • Electricity production in France, showing the shift to nuclear power.   thermofossil   hydroelectric   nuclear   Other renewables
    프랑스의 전력 생산량, 원자력 발전으로의 전환을 보여줍니다.
    서모포실
    수력 전기의
    핵의
    기타 재생 에너지
  • The rate of new reactor constructions essentially halted in the late 1980s. Increased capacity factor in existing reactors was primarily responsible for the continuing increase in electrical energy produced during this period.

    새로운 원자로 건설 속도는 1980년대 후반에 사실상 중단되었다.기존 원자로의 용량 인자 증가는 주로 이 기간 동안 생산된 전기 에너지의 지속적인 증가에 기인했다.

  • Electricity generation trends in the top five fission-energy producing countries (US EIA data)

    상위 5개 핵분열 에너지 생산국의 발전 동향(미국 EIA 데이터)

후쿠시마

1997년 이후[37] 원자력발전(TH) 및 가동 중인 원자로

원자력 부흥의 전망은 또 다른 원자력 [35][38]사고로 인해 지연되었다.2011년 후쿠시마 제1원전 사고는 지금까지 기록된 지진 중 가장 큰 지진 중 하나인 도호쿠 대지진으로 촉발된 대형 쓰나미에 의해 발생했다.후쿠시마 제1원전은 전력 공급 부족으로 인한 비상 냉각 시스템 고장으로 3개의 노심 용융을 겪었다.이것은 체르노빌 사고 이후 가장 심각한 원전 사고로 귀결되었다.그 사고는 많은 나라의 [39]원자력 안전과 원자력 정책을 재검토하는 계기가 되었다.독일은 2022년까지 모든 원자로를 폐쇄하는 계획을 승인했고, 다른 많은 국가들은 그들의 원자력 프로그램을 [40][41][42][43]검토했다.재해 후, 일본은 원자로의 일부를 포함한 모든 원자로를 영구 정지시켰고, 2015년에는 안전 점검과 개정된 운전 기준과 국민 [44]승인에 따라 나머지 40기의 원자로를 단계적으로 재가동하기 시작했다.

현재의 전망

2015년까지 IAEA의 원자력 전망은 기후 [45]변화를 완화하기 위한 저탄소 발전의 중요성을 인식하면서 더욱 유망해졌다.2015년 현재, 새로운 원자력 발전소가 가동되는 [46]것과 퇴역하는 낡은 발전소의 수가 균형을 이루는 것이 세계적인 추세였다.미국 에너지정보국은 2016년 세계 원자력 발전량이 2012년 2344테라와트시(TWh)에서 2040년 4500TWh로 증가할 것으로 예측했다.예측된 증가의 대부분은 아시아에서 [47]일어날 것으로 예상되었다.2018년 현재 건설 [48]중인 50기를 포함하여 150개 이상의 원자로가 계획되어 있다.2019년 1월 중국은 45기의 원자로를 가동하고 13기를 건설 중이며 43기를 더 건설할 계획이어서 세계 최대의 원자력 [49]발전소가 될 것이다.2021년 현재 17기의 원자로가 건설 중인 것으로 보고되었다.중국보다 상당히 적은 원자로보다 2019[50]의 원자력 발전으로 전기의 점유율은 5%, 그리고 관찰자들은 위험과 함께 에너지 발전의 변화하는 경제학"더 이상은 더 싸고 더 믿을 만한 레 쪽으로 기울어지고 있는 세계에서 말이 하기 위해 새로운 핵 에너지 식물을 유발할 수 있다고 경고했다 계획을 세웠다.신규능력 있는 에너지"[51][52]입니다.

원자력 발전소

가동 중인 가압수형 원자로의 애니메이션
2014년 기준[53] 유형별 발전 민간 원자로 수
PWR BWR GCR PHWR LWGR FBR
주요 기사:원자력 발전소 및 원자로
다음 항목도 참조하십시오.원자로 목록 및 원자력 발전소 목록

원자력 발전소는 핵분열로 방출되는 열에너지를 이용하여 전기를 생산하는 화력발전소이다.핵분열 원전은 일반적으로 열을 발생시키는 핵반응이 일어나는 원자로, 원자로 내부의 열을 제거하는 냉각 시스템, 열을 기계적 에너지로 변환하는 증기 터빈, 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전기로 구성된다.y를 클릭합니다.[54]

중성자가 우라늄-235나 플루토늄 원자의 핵에 닿으면 핵을 두 개의 작은 핵으로 쪼갤 수 있다.그 반응을 핵분열이라고 한다.핵분열 반응은 에너지와 중성자를 방출한다.방출된 중성자는 다른 우라늄이나 플루토늄 핵에 부딪혀 새로운 핵분열 반응을 일으킬 수 있으며, 이는 더 많은 에너지와 더 많은 중성자를 방출한다.이것은 연쇄 반응이라고 불립니다.대부분의 상용 원자로에서 반응 속도는 과잉 중성자를 흡수하는 제어봉에 의해 제어된다.원자로의 제어성은 핵분열로 인한 중성자 중 극소수가 지연된다는 사실에 달려 있다.핵분열과 중성자 방출 사이의 시간 지연은 반응 속도의 변화를 늦추고 반응 [54][55]속도를 조절하기 위해 제어봉을 움직일 시간을 준다.

핵연료 수명 주기

핵연료 주기는 우라늄이 채굴되고 농축되어 핵연료(1)로 제조되어 핵발전소로 공급될 때 시작된다.사용 후 사용후 연료는 재처리 공장(2) 또는 최종 저장소(3)로 공급된다.핵 재처리에서 사용후 연료의 95%는 잠재적으로 재활용되어 발전소에서 사용할 수 있다(4).
주요 기사:핵연료 사이클 및 통합 핵연료 사이클 정보 시스템

핵연료의 수명 주기는 우라늄 채굴에서 시작된다.우라늄 광석은 수송을 [56]용이하게 하기 위해 옐로케이크(UO38)로 알려진 소형 광석 농축물 형태로 변환된다.핵분열로는 일반적으로 우라늄의 핵분열 동위원소인 우라늄-235가 필요하다.천연 우라늄의 우라늄-235 농도는 매우 낮다(약 0.7%).일부 원자로는 중성자 경제성에 따라 이 천연 우라늄을 연료로 사용할 수 있다.이 원자로들은 일반적으로 흑연이나 중수 조절기를 가지고 있다.가장 일반적인 유형의 원자로인 경수로의 경우, 이 농도는 너무 낮으며, 우라늄 [56]농축이라고 불리는 프로세스에 의해 증가되어야 한다.민간용 경수로에서 우라늄은 일반적으로 3.5 - 5% 우라늄-235로 [57]농축된다.우라늄은 일반적으로 세라믹인 산화우라늄(UO2)으로 변환되며, 세라믹은 연료 펠릿으로 압축 소결되며, 연료 펠릿의 스택은 특정 [57]원자로에 적합한 구성과 형상의 연료봉을 형성한다.

원자로에서 시간이 지나면 연료는 핵분열성 물질을 줄이고 핵분열 생성물을 증가시켜 실용적이지 [57]않게 된다.이 시점에서, 사용후 연료는 사용후 연료 저장조로 이동하며, 사용후 연료 저장조는 열열 냉각과 이온화 방사선의 차폐를 제공한다.사용후 연료는 몇 개월 또는 몇 년이 지나면 방사성 및 열적으로 냉각되어 건조 저장 통으로 이동하거나 재처리할 [57]수 있습니다.

우라늄 자원

주요 기사:우라늄 시장, 우라늄 광업 및 에너지 개발 ▷원자력
천연 우라늄과 농축 우라늄에서 발견된 우라늄-238(파란색)과 우라늄-235(빨간색) 동위원소의 비율.경수로에는 3~5%의 농축우라늄이 사용되며, CANDU 원자로에는 천연우라늄이 사용된다.

우라늄은 지구 지각에서 꽤 흔한 원소이다: 우라늄은 주석이나 게르마늄만큼 흔하고 [58]은보다 약 40배 더 흔하다.우라늄은 대부분의 암석, 흙, 바닷물에 미량 농도로 존재하지만 일반적으로 고농도로 존재하는 곳에서만 경제적으로 추출된다.우라늄 채굴은 지하, 노천 또는 현장 침출수 채굴이 가능합니다.캐나다의 맥아더강 우라늄 광산과 같은 원격지 지하작업이 세계 생산량의 13%를 차지하고 있다.2011년 현재, 우라늄의 알려진 자원은 US$130/kg의 임의의 가격 상한선에서 경제적으로 회수할 수 있으며, 70년에서 100년 [59][60][61]사이 지속하기에 충분했다.2007년 OECD는 당시 사용률을 [62]가정해 총 재래식 자원과 인산염 광석에서 경제적으로 회수 가능한 우라늄을 670년 동안 추정했다.

경수로의 경우 핵연료의 사용이 상대적으로 비효율적이며, 대부분 매우 드문 우라늄-235 [63]동위원소만을 사용한다.핵 재처리는 이 폐기물을 재사용할 수 있게 만들 수 있으며, 새로운 원자로는 오래된 [63]원자로보다 사용 가능한 자원을 더 효율적으로 사용할 수 있게 된다.(현재 핵폐기물에서 가장 위험한 물질을 구성하고 있는) 모든 우라늄과 악티니드가 연소되는 순수 고속 원자로 연료 주기의 경우, 60–100 US$/[64]kg의 가격에 총 재래식 자원에 160,000년 상당의 우라늄과 인산염 광석이 존재한다.그러나 재처리는 비용이 많이 들고 위험할 수 있으며 핵무기 [65][66][67][68][69]제조에 사용될 수 있다.한 분석에 따르면 우라늄 가격은 2035년과 2100년 사이에 2단계 상승할 수 있으며 금세기 [70]말에는 부족이 발생할 수 있다.2017년 MIT와 WHOI의 연구진은 "현재 소비율로는 지구상의 우라늄 매장량(약 760만 톤)이 100년 이상 지나면 고갈될 수 있다"[71]고 밝혔다.제한된 우라늄-235 공급은 현재의 핵 [72]기술로 상당한 확장을 저해할 수 있다.이러한 자원에 대한 의존도를 줄이기 위한 다양한 방법이 [73][74][75]모색되고 있지만, 새로운 핵 기술은 기후 변화 완화 목적이나 재생 에너지 대안과의 경쟁에 맞춰 이용할 수 없을 뿐만 아니라 더 비싸고 비용이 많이 드는 연구개발이 [72][76][77]필요한 것으로 간주된다.한 연구에 따르면 확인된 자원이 확장된 핵 시설에[78] 중단 없는 연료 공급을 제공할 수 있을 만큼 충분히 신속하게 개발될지는 불확실하며 다양한 형태의 채굴은 생태 장벽, 비용 및 토지 요건에 의해 어려움을 [79][80]겪을 수 있다.연구자들은 또한 원자력 [81][82][83][84]에너지의 상당한 수입 의존도를 보고하고 있다.

우라늄 자원도 예외적으로 존재한다.우라늄은 자연적으로 바닷물에 [85][86][87]리터당 약 3마이크로그램의 농도로 존재하며,[88] 44억 톤의 우라늄이 바닷물에 존재하는 것으로 간주됩니다.2014년에는 이 [89]프로세스가 대규모로 구현될 경우 해수로부터 핵연료를 생산하는 것이 경제적으로 경쟁력이 있을 것이라는 의견이 제시되었다.화석 연료와 같이, 지질학적 시차를 두고, 해수로부터 산업 규모로 추출된 우라늄은 암석의 강 침식과 해저의 표면적에서 용해된 우라늄의 자연적 과정에 의해 보충될 것이며, 둘 다 해수 농도의 용해성 평형을 안정된 [88]수준으로 유지할 것이다.일부 논객들은 이것이 원자력 발전을 재생 [90]에너지로 간주해야 할 근거를 강화한다고 주장했다.

핵폐기물

주요 기사:핵폐기물
LWR의[91] 1회 핵연료 사이클에서 약 3년 전후의 이산화 우라늄 연료의 일반적인 구성

원자력 발전소와 시설의 정상 가동은 방사성 폐기물, 즉 핵 폐기물을 발생시킨다.이러한 유형의 폐기물은 발전소 폐로 시에도 생산된다.핵폐기물에는 저준위 폐기물과 고준위 [92]폐기물의 두 가지 범주가 있다.첫 번째는 방사능이 적고 의류와 같은 오염된 품목이 포함되어 있어 제한적인 위협이 된다.고준위 폐기물은 주로 원자로에서 나오는 사용후 연료로, 매우 방사능이 풍부하고 냉각된 후 안전하게 폐기 또는 재처리를 [92]해야 한다.

고준위 폐기물

주요 기사:고준위 폐기물 및 사용후 핵연료
천연[93][91] 우라늄 광석의 시간 경과에 따른 활성과 비교하여 사용 후 UOx 연료의 활성
사용후 핵연료 조립체를 저장하는 건식통 저장용기

원자로에서 나오는 가장 중요한 폐기물은 고준위 폐기물로 여겨지는 사용후 핵연료이다.LWR의 경우 사용후 연료는 일반적으로 95% 우라늄, 4% 핵분열 생성물, 1% 초우라닉 악티니드(대부분 플루토늄, 넵투늄 및 아메리슘)[94]로 구성된다.핵분열 생성물은 단기 방사능의 대부분을 차지하며, 플루토늄과 다른 초우라닉은 장기 [95]방사능의 대부분을 차지한다.

고준위 폐기물(HLW)은 방사선 피폭을 제한하기 위해 충분한 차폐가 있는 생물권과 격리된 상태로 보관해야 한다.원자로에서 제거된 후 사용후 핵연료 다발은 6년에서 10년 동안 사용후 핵연료 저장조에 저장되며, 이는 방사선에 대한 냉각과 차폐를 제공한다.그 후 연료가 충분히 냉각되어 안전하게 드라이 캐스크 [96]저장소로 이송할 수 있다.방사능은 시간이 지남에 따라 기하급수적으로 감소하기 때문에 100년 [97]후에는 99.5% 감소할 것이다.방사성 단수명 핵분열 생성물(SLFP)이 약 300년 후에 안정 원소로 붕괴하고 약 10만 년 후에 사용후 연료는 천연 우라늄 [91][98]광석보다 방사능이 적어진다.

생물권으로부터 LLFP 폐기물을 분리하기 위해 일반적으로 권장되는 방법으로는 분리 및 변환,[91] Synroc 처리 또는 심층 지질 [99][100][101][102]저장 등이 있다.

현재 세계 함대의 대다수를 차지하고 있는 열중성자 원자로는 원자로 운전 중 발생하는 원자로급 플루토늄을 연소시킬 수 없다.이것은 핵연료의 수명을 몇 년으로 제한한다.미국과 같은 일부 국가에서는 사용후 연료 전체가 [103]핵폐기물로 분류된다.프랑스와 같은 다른 나라에서는, 혼합 산화물 연료 또는 MOX라고 알려진 부분적으로 재활용된 연료를 생산하기 위해 대부분 재처리됩니다. 재처리를 거치지 않는 사용후 연료의 경우, 가장 우려되는 동위원소는 원자로급 플루토늄(반감기 24,000년)[104]에 의해 주도되는 중수명 초우라늄 원소입니다.통합된 고속 원자로 및 용융 염 원자로와 같은 일부 제안된 원자로 설계는 고속 핵분열 스펙트럼 덕분에 경수로의 사용후 연료에 플루토늄 및 기타 액티니드를 연료로 사용할 수 있다.이것은 심층 지질 [105][106][107]처리의 잠재적으로 더 매력적인 대안을 제공한다.

토륨 연료 주기는 유사한 핵분열 생성물을 발생시키지만 원자로 내의 중성자 포획 사건에서 초우라늄 원소의 비율은 훨씬 적다.사용후 토륨 연료는 사용후 우라늄 연료보다 취급이 더 어렵지만 확산 위험이 다소 [108]낮을 수 있다.

주요 기사: 저준위 폐기물

원자력 산업은 또한 의류, 수공구, 정수기 수지 및 (폐로 시) 원자로 자체가 건설되는 물질과 같은 오염된 품목의 형태로 낮은 방사능으로 대량의 저준위 폐기물을 생산한다.저준위 폐기물은 일반 폐기물로 처분할 수 있을 정도로 방사선 수치가 낮아질 때까지 현장에 보관하거나 저준위 폐기물 [109]처리장으로 보낼 수 있다.

참고 항목 : 방사성 폐기물 naturally 자연발생 방사성 물질

원자력이 있는 국가에서 방사성 폐기물은 전체 산업 유독성 폐기물의 1% 미만을 차지하며,[63] 상당부분이 장기간 위험한 상태로 남아 있다.전체적으로 원자력 발전소는 화석 연료 기반 [110]발전소보다 부피 면에서 훨씬 적은 폐기물을 생산한다.특히 석탄 연소 플랜트는 자연적으로 발생하는 방사성 물질의 석탄 [111]농도로 인해 많은 양의 독성 및 미량의 방사성 회분을 생성한다.Oak Ridge National Laboratory의 2008년 보고서에 따르면 석탄발전은 실제로 원자력발전소 운영보다 더 많은 방사능을 환경에 방출하고 석탄발전소 방사능에 따른 인구 유효선량은 원자력발전소 [112]운영의 100배에 이른다.석탄재는 사용후 핵연료보다 무게 면에서 방사능이 훨씬 적지만, 석탄재는 생성되는 에너지 단위당 훨씬 더 많은 양으로 생산된다.그것은 또한 방사능 [113]물질로부터 환경을 보호하기 위해 차폐를 사용하는 반면, 원전은 플라이 애쉬로 환경에 직접 방출된다.

핵폐기물의 양은 생산된 에너지에 비해 적다.예를 들어, 가동 시 440억 킬로와트 시간의 전기를 생산한 Yankee Rowe 원자력 발전소의 전체 사용 후 연료 재고는 16개의 [114]통 안에 들어 있다.서부 생활 수준(약 3GWh)에 있는 사람에게 평생 에너지를 공급하려면 저농축 우라늄 소다 캔의 부피 정도의 양이 필요하며,[115][116][117] 결과적으로 유사한 부피의 사용후 연료가 생성될 것으로 추정된다.

다음 항목도 참조하십시오.방사성 폐기물 처리 기술 목록
Storage of radioactive waste at WIPP
냉전 기간 동안 미국이 발생시킨 핵폐기물 플라스크는 뉴멕시코의 폐기물 격리 파일럿 플랜트(WIPP) 지하에 보관된다.이 시설은 민간 원자로의 사용후 핵연료를 저장하기 위한 잠재적 시연으로 여겨진다.

사용후 핵연료 저장조에 임시 보관한 후, 일반 원자력 발전소의 사용후 핵연료봉 조립체 번들은 종종 건조 캐스크 저장 [118]용기에 현장에서 보관된다.현재 폐기물은 주로 개별 원자로 현장에 저장되며 전 세계 430여 곳에서 방사성 물질이 계속 축적되고 있다.

핵폐기물 처리는 원자력 [119]시설의 라이프사이클에서 가장 정치적으로 분열을 일으키는 측면으로 간주되는 경우가 많다.옥로에 있는 20억 년 된 천연 핵분열 원자로의 핵폐기물 이동 부족으로 인해, 가봉은 [120][121]"오늘날 중요한 정보의 원천"으로 언급되고 있다.전문가들은 잘 관리되고, 보호되고, 감시되는 중앙 집중식 지하 저장소가 큰 [119]개선이 될 것이라고 제안합니다.핵폐기물을 깊은 지질저장소에 저장하는 것이 적절한지에 대한 국제적 합의가 이루어지고 있다.[122]신기술의 등장으로 지질활동지역으로의 수평시추공 처리를 포함한 다른 방법들이 [123][124]제안되었다.

대부분의 폐기물 포장, 소규모 실험 연료 재활용 화학 및 방사성 의약품 정제 작업은 원격 취급 열전지에서 수행됩니다.

운영 [122][125][126]중인 지하 고준위 폐기물 저장고에 상업적인 규모의 용도는 없다.그러나 핀란드에서는 2015년 [127]현재 올킬루오토 원자력 발전소의 온칼로 사용후 핵연료 저장소가 건설 중이다.

★★★★

주요 기사:핵재처리
참고 항목: 플루토늄 관리 및 폐기 협정

대부분의 열중성자 원자로는 주로 신선한 우라늄 가격이 저렴하기 때문에 한번의 핵연료 사이클로 가동된다.그러나, 많은 원자로들은 또한 사용이 끝난 핵연료에 남아있는 재생 핵분열성 물질로 연료를 공급받는다.재활용되는 가장 일반적인 핵분열성 물질은 사용후 연료에서 추출된 원자로급 플루토늄(RGPu)으로, 이 플루토늄은 우라늄 산화물과 혼합되어 혼합산화물 또는 MOX 연료로 제조된다.열 LWR은 전 세계적으로 가장 일반적인 원자로이기 때문에 이러한 유형의 재활용이 가장 일반적입니다.이는 핵연료 주기의 지속가능성을 높이고, 사용후연료의 도난매력을 감소시키며, 고준위 [128]핵폐기물의 양을 감소시키는 것으로 간주된다.사용후 MOX 연료는 일반적으로 열중성자 원자로에서 사용하기 위해 재활용될 수 없다.이 문제는 고속 중성자 원자로에는 영향을 미치지 않으며, 따라서 원래 [129][130]우라늄의 전체 에너지 잠재력을 달성하기 위해 선호된다.

LWR에서 나오는 사용후 연료의 주성분은 약간 농축된 우라늄이다.이는 재처리된 우라늄(RepU)으로 재활용될 수 있으며, 고속 원자로에서 연료로 직접 사용하거나, LWR을 통해 다른 사이클을 위해 재농축될 수 있다.프랑스와 [131]러시아에서는 재처리된 우라늄의 재농축이 일반적이다.재처리된 우라늄은 핵확산 가능성 [132][133][134]측면에서도 더 안전하다.

재처리는 사용후 핵연료에서 우라늄과 플루토늄 연료의 95%를 회수할 수 있을 뿐만 아니라 잔류 폐기물 내의 장기 방사능을 줄일 수 있는 잠재력을 가지고 있다.하지만, 핵 확산의 잠재성과 [129][135]핵 테러에 대한 취약성을 증가시키는 다양한 인식 때문에 재처리는 정치적으로 논란이 되어왔다.또한 재처리는 일회성 연료 [129][135]사이클에 비해 더 높은 연료 비용으로 이어집니다.재처리는 고준위 폐기물의 양을 줄이는 반면, 원자로 밖에서 처음 몇 세기 동안 잔류 열 발생과 방사능의 주요 원인이 되는 핵분열 생성물을 감소시키지는 않는다.따라서, 재처리된 폐기물은 처음 수백 년간 거의 동일한 처리를 여전히 필요로 합니다.

원자로에서 나오는 민간 연료의 재처리는 현재 프랑스, 영국, 러시아, 일본, 인도에서 이루어지고 있다.미국에서는 사용후 핵연료가 현재 [131]재처리되지 않고 있다.프랑스의 라 헤이그 재처리 시설은 1976년부터 상업적으로 운영되고 있으며 2010년 [136]현재 전 세계 재처리의 절반을 담당하고 있다.그것은 여러 국가에서 파생된 사용후 연료로부터 MOX 연료를 생산한다.사용후 연료의 32,000톤 이상이 2015년 현재 재처리되었으며, 대다수가 프랑스, 17%가 독일, 9%가 [137]일본이다.

★★

미국 내 가압수형 원자로 진입 전 점검 중인 핵연료 조립체
주요 기사:재생 에너지로 제안된 증식로 및 원자력 발전

육종은 핵분열성 물질을 핵연료로 사용할 수 있는 핵분열성 물질로 바꾸는 과정이다.이 과정에 사용될 수 있는 비분열성 물질은 비옥한 물질이라고 불리며, 현재 핵 폐기물의 대부분을 구성한다.이 증식 과정은 증식로에서 자연적으로 발생한다.우라늄-235(전체 천연 우라늄의 0.7%)를 사용하는 경수열 중성자 원자로와 달리 고속 중성자 증식로는 우라늄-238(전체 천연 우라늄의 99.3%) 또는 토륨을 사용한다.다수의 연료 사이클과 증식로 조합은 지속가능하거나 재생가능한 [138][139]에너지원으로 간주된다.2006년에는 바닷물 추출을 통해 증식로에 [140]사용할 50억 년치의 우라늄 자원이 있는 것으로 추정되었다.

증식기 기술은 여러 원자로에서 사용되었지만 2006년 현재 연료의 안전한 재처리 비용은 경제적으로 [141]정당화되기 전에 US$200/kg 이상의 우라늄 가격이 필요하다.그러나 증식로는 현재 핵폐기물 재고에서 모든 악티니드(가장 활동적이고 위험한 성분)를 연소시키는 동시에 증식 [142][143]과정을 통해 더 많은 원자로를 위한 전력을 생산하고 추가 양의 연료를 생성할 수 있는 잠재력을 위해 개발되고 있다.러시아에는 [144]2017년 현재 상업용 전력을 생산하는 BN-600 원자로와 BN-800 원자로 두 개가 있다.프랑스의 페닉스 증식로는 36년간의 [144]가동 끝에 2009년 가동 중단됐다.중국과 인도는 모두 증식로를 건설하고 있다.인도 500 MWe 고속 증식로 시제품은 시운전 [145]단계에 있으며,[146] 추가 건설 계획을 가지고 있다.

고속 중성자 증식기의 또 다른 대안은 열중성자 증식기로, 토륨 연료 [147]사이클에서 핵분열 연료로 토륨에서 증식된 우라늄-233을 사용한다.토륨은 지구 지각에 있는 우라늄보다 약 3.5배 더 흔하며, [147]다른 지리적 특성을 가지고 있다.인도의 3단계 원자력 프로그램은 토륨 매장량은 풍부하지만 [147]우라늄은 거의 없기 때문에 3단계에서 토륨 연료 사이클을 사용하는 것이 특징이다.

핵폐로

주요 기사:핵폐로

핵폐로는 방사능 [148]방호 조치를 더 이상 필요로 하지 않을 정도로 핵시설을 해체하고 시설과 그 부품을 다른 [149]용도로 위탁할 수 있는 안전한 수준으로 되돌리는 과정이다.방사성 물질의 존재로 인해 핵 폐로는 기술적,[150] 경제적 문제를 야기한다.폐로 비용은 일반적으로 시설의 수명 전체에 걸쳐 분산되며 폐로 [151]기금에 절약된다.

설치 용량 및 전력 생산

상세 정보:국가별 원자력 발전 및 원자로 목록
전 세계 원자력 발전 현황(범례를 보려면 클릭)
2015년[152] 원자력 발전량 점유율

2019년 세계 전원별 발전량(총 발전량은 27페타와트시)[153][154]

석탄(37%)
천연가스(24%)
하이드로(16%)
핵(10%)
바람 (5%)
솔라 (3%)
기타(5%)

2019년 민간 원자력은 전 세계 발전량의 약 10%에 해당하는 2,586테라와트(TH) 전력을 공급했으며,[37][155] 수력에 이어 두 번째로 많은 저탄소 발전원이었다.전 세계 에너지 소비의 약 25%를 차지하는 전력이기 때문에,[156] 2011년에는 원자력 발전의 세계 에너지 기여도는 약 2.5%였다.이는 [157]풍력, 태양광, 바이오매스, 지열을 합친 2014년 세계 최종 에너지 소비량의 2%를 합친 것보다 조금 많은 양이다.세계 전력 생산에서 원자력이 차지하는 비율은 1997년 16.5%에서 떨어졌는데,[158] 이는 원자력 경제가 어려워졌기 때문이다.

2022년 3월 현재, 세계에는 439개의 민간 핵분열 원자로가 있으며, 총 전력 용량은 392기가와트(GW)이다.또한 건설 중인 56기의 원자로와 96기의 원자로가 계획되어 있으며,[159] 각각 62GW와 96GW의 총 용량을 가지고 있다.미국은 연간 800TWh 이상의 원자로를 생산하고 있으며, 평균 용량 [160]계수는 92%이다.건설 중인 대부분의 원자로는 아시아에서 [161]3세대 원자로이다.

원자력 사용의 지역적 차이는 크다.미국은 세계에서 가장 많은 원자력 에너지를 생산하고 있으며, 원자력은 소비 전력의 20%를 제공하고 있고, 프랑스는 2019년에 [17]71%로 가장 높은 비율의 전기 에너지를 원자로에서 생산한다.유럽연합에서는 2018년 기준으로 원자력이 [162]전력의 26%를 공급하고 있다.원자력은 미국에서 [163]가장 큰 저탄소 전력 공급원으로 유럽연합(EU) [164]저탄소 전력의 3분의 2를 차지한다.원자력 정책은 유럽연합 국가마다 다르며, 오스트리아, 에스토니아, 아일랜드 및 이탈리아와 같은 일부 국가에는 활성 원자력 발전소가 없다.

게다가, 약 180기의 [165][166]원자로에 의해 동력을 공급받아, 원자력 추진력을 사용하는 약 140척의 해군 함정이 운용되고 있었다.여기에는 군용 선박과 [167]핵추진 쇄빙선과 같은 민간 선박이 포함된다.

수소 생산(수소 경제 지원), 해수 담수화 및 지역 난방 [168]시스템에 사용되는 수소 생산과 같은 프로세스 열의 추가 사용에 대한 국제적인 연구가 계속되고 있습니다.

경제학

주요 기사:원자력 발전소의 경제성, 원자력 부문의 기업 리스트, 전원별 전력 비용

새로운 원자력 발전소의 경제성은 논란의 여지가 있는 주제이며 수십억 달러의 투자는 에너지원의 선택에 달려 있다.원자력 발전소는 일반적으로 발전소 건설에 드는 자본 비용이 높다.이러한 이유로 다른 발전 방법과의 비교는 원자력 발전소의 건설 일정과 자본 자금 조달에 관한 가정에 크게 좌우된다.연료비는 운영비의 약 30%를 차지하지만 가격은 시장에 [169]따라 달라진다.

높은 건설비는 원자력 발전소의 가장 큰 과제 중 하나이다.1,100 MW의 새로운 발전소는 60억 달러에서 90억 [170]달러의 비용이 들 것으로 추정된다.원자력 비용 동향은 국가별, 설계별, 건설률 및 전문지식 확립에 큰 차이를 보인다.2000년대 들어 원가가 하락한 나라는 인도와 [171]한국뿐이었다.

원자력 발전의 경제 분석은 또한 누가 미래 불확실성의 위험을 부담하는지를 고려해야 한다.2010년 현재, 가동 중인 모든 원자력 발전소는 국영 또는 규제된 전기 유틸리티 [172]독점업체에 의해 개발되었다.이후 많은 국가는 이러한 위험과 자본 비용이 회수되기 전에 발생하는 저렴한 경쟁자의 위험을 소비자가 아닌 발전소 공급자와 운영자가 부담하는 전력 시장을 자유화하였고, 이는 새로운 원자력 [173]발전소의 경제성에 대한 상당히 다른 평가를 이끌어냈다.

국제에너지기구(IEA)와 경제협력개발기구(OECD)의 분석에 따르면 신규 원전의 전력비용 평준화(LCOE)는 69달러/MWh로 추정된다.이는 2025년에 완공될 n번째 원자력 발전소의 중앙 비용 추정치를 7% 할인율로 나타낸다.원자력은 파견 가능한 기술 [174]중 가장 비용이 적게 드는 것으로 나타났다.가변 재생 에너지는 더 저렴한 전기를 생산할 수 있다. 육상 풍력 발전의 중간 비용은 50 USD/MWh, 유틸리티 규모 태양광 발전 56 USD/[174]MWh로 추정되었다. CO 배출 비용이 톤당 30 USD일 경우2 석탄(88 USD/MWh)과 가스(71 USD/MWh)의 전력은 저탄소 기술보다 비싸다.수명 연장에 의한 원자력 발전소의 장기 운전으로 인한 전기는 최소 비용 옵션인 32 [174]USD/MWh로 확인되었다. 탄소세나 탄소 배출 거래와 같은 지구 온난화 완화 조치는 원자력 [175][176]발전의 경제성에 유리할 수 있다.기후 변화에 의해 더욱 심각해진 사건을 포함한 극단적인 기상 사건은 위치 [177][178]환경에 따라 원자력을 포함한 모든 에너지원의 신뢰성을 약간 떨어뜨리고 있다.

NuScale Power에 의해 개발된 것과 같은 새로운 소형 모듈형 원자로는 공장에서 건설될 수 있도록 원자로를 소형화 및 모듈화함으로써 신규 건설에 대한 투자 비용을 절감하는 것을 목적으로 한다.

1990년대까지 II세대 [179]경수로에 비해 훨씬 더 높은 용량 인자와 신뢰성을 실현한 CANDU와 같은 일부 설계는 상당한 초기 긍정적 경제성을 가지고 있었다.

원자력 발전소는 그리드 부하를 어느 정도 추종할 수 있지만, 일반적으로 가능한 한 낮은 전력 에너지 비용을 유지하기 위해 가동되며, 대부분 베이스 부하 [180]전기를 공급한다.온라인 급유 원자로 설계로 인해 PHWR(CANDU 설계가 일부)은 800일이 [181]넘는 최장 연속 발전량에서 많은 세계 기록을 보유하고 있다.2019년 기준의 구체적인 기록은 가이가 원자력 발전소의 PHWR에 의해 962일간 [182]연속적으로 발전하고 있다.

LCOE 계산에서 고려하지 않은 비용에는 연구 개발 및 재난을 위한 자금이 포함된다(후쿠시마 재해는 납세자에게 약 1,870억[183] 달러의 비용이 소요될 것으로 추정된다).정부는 경우에 따라 "소비자에게 잠재적 비용 [77]초과에 대한 선불금 지급"을 강요하거나 비경제적 원자력[184] 에너지를 보조하거나 그렇게 [52]하도록 요구하는 것으로 밝혀졌다.미국에서는 40년 전 의회가 [185]민간기업이 아닌 국가가 방사성 폐기물을 보관하고 납세자가 비용을 [186]부담하기로 결정한 것으로 알려졌다.세계핵폐기물보고서(World Nuclear Waste Report 2019)는 "오염자 부담 원칙이 법적 요건인 국가에서도 불완전하게 적용되고 있다"고 밝히고 납세자가 [187]다량의 폐기물을 회수해야 하는 독일의 Asse II 심층지질처분시설의 사례를 언급했다.마찬가지로, 화석 연료와 재생 에너지를 포함한 다른 형태의 에너지도 [188]정부가 비용의 일부를 부담한다.

공간에서의 사용

큐리오시티 화성 탐사선 등 여러 우주 임무에 사용되는 다목적 방사성 동위원소 열전 발전기(MMRTG)
주요 기사:우주에서의 원자력

우주에서 원자력의 가장 일반적인 용도는 방사성 동위원소 열전 발전기를 사용하는 것인데, 이 열전 발전기는 방사성 붕괴를 이용하여 전력을 생산한다.이 발전기들은 비교적 작은 규모이며, 보이저 2호 우주 [189]탐사선과 같이 태양 에너지가 충분하지 않은 장기간의 우주 임무와 실험에 대부분 사용된다.몇 개의 우주선이 원자로를 사용하여 발사되었다: 34개의 원자로는 소련의 RORSAT 시리즈에 속하며, 1개는 미국의 SNAP-10A이다.[189]

핵분열과 핵융합은 모두 우주 추진에 적합하며, 더 적은 반응 [189][190]질량과 더 높은 임무 속도를 생성한다.

안전.

다음 항목도 참조하십시오.원자력 안전·보안 및 원자로 안전시스템
대기 오염 및 에너지 생산 관련 사고로 인한 사망률(과거 테라와트당 사망자 수)

원자력 발전소는 다른 발전소와 비교하여 안전에 영향을 미치는 세 가지 고유한 특성이 있다.첫째, 원자로에는 고농도의 방사성 물질이 존재한다.환경으로의 방출은 위험할 수 있습니다.둘째, 원자로 내 방사성 물질의 대부분을 차지하는 핵분열 생성물은 핵분열 연쇄반응이 멈춘 후에도 상당한 양의 붕괴열을 계속 발생시킨다.원자로에서 열을 제거할 수 없으면 연료봉이 과열되어 방사성 물질이 방출될 수 있다.셋째, 연쇄반응을 제어할 수 없는 경우 특정 원자로 설계에서 임계사고(원자로출력의 급격한 증가)가 발생할 수 있다.원자로를 [191]설계할 때 이 세 가지 특성을 고려해야 한다.

모든 최신 원자로는 자연 피드백 메커니즘에 의해 제어되지 않은 원자로 출력 증가를 방지하도록 설계되었으며, 이는 반응성의 음의 보이드 계수로 알려져 있다.원자로 내의 온도나 증기량이 증가하면 핵분열 속도는 본질적으로 감소한다.제어봉을 원자로 노심에 삽입함으로써 연쇄반응을 수동으로 멈출 수도 있다.비상노심냉각계통(ECCS)은 정상적인 냉각계통이 [192]고장나면 원자로에서 붕괴열을 제거할 수 있다.ECCS가 고장나면 여러 물리적 장벽에 의해 사고 발생 시에도 환경으로의 방사성 물질 방출이 제한된다.마지막 물리적 장벽은 큰 격납 [191]건물입니다.

사망률이 TWh당 0.07인 원자력은 과거 기록을 [193]고려할 때 사망률 측면에서 생성된 에너지 단위당 가장 안전한 에너지원이다.석탄, 석유, 천연가스, 수력발전에 의해 생산되는 에너지로 인해 대기오염과 에너지 사고로 인해 발생하는 에너지 단위당 사망자가 증가하고 있다.이는 다른 에너지원으로부터의 즉각적인 사망을 [194][195]원자력 사고로 인한 즉각적 암 사망과 잠재적 암 사망 또는 예측된 암 사망 둘 다와 비교할 때 발견된다.원자력이나 화석 연료에서, 간접적인 사망자(포함한 사망률은 채광과 공기 오염으로 결과) 있compared,[196]원자력의 사용에서 1971년부터 2009년 사이에 약 180만명 이상이 죽도록 막았다고지만 에너지는 그렇지 않으면 생성해 오고 있는 그 비율을 줄임으로써 계산해 왔다.타고화석 [197][198]연료2011년 후쿠시마 원전 사고 이후 일본이 원자력 발전을 채택하지 않았다면 석탄이나 가스 발전소의 사고와 오염으로 인해 수명이 [199]더 줄어들었을 것으로 추정되고 있다.

원자력 사고의 심각한 영향은 방사선 피폭에 직접 기인하는 것이 아니라 오히려 사회적, 심리적 영향이다.대피와 영향을 받는 인구의 장기적인 이동은 많은 사람들, 특히 노인들과 병원 [200]환자들에게 문제를 야기했다.원전 사고로부터의 강제 대피는 사회적 고립, 불안, 우울증, 심신의학적 문제, 무모한 행동, 자살로 이어질 수 있다.2005년 체르노빌 참사의 여파에 대한 포괄적인 연구는 정신 건강에 미치는 영향이 [201]사고로 인한 가장 큰 공중 보건 문제라는 결론을 내렸다.미국의 과학자 프랭크 N. 폰 히펠은 전리방사선(방사선 공포증)에 대한 불균형적인 공포는 후쿠시마 [202]재난 이후 오염된 지역의 인구에 장기적인 심리적 영향을 미칠 수 있다고 논평했다.

사고

1986년 이후 세계 최악의 원전 사고인 2011년 후쿠시마 제1원자력발전소 참사에 이어 방사능이 대기, 토양,[203] 바다로 유출되면서 5만 가구가 이재민이 됐다.방사능 검사로 인해 일부 채소와 [204]생선의 출하가 금지되었다.
원자로 정지 후 최대 출력의 비율로 2개의 다른 상관관계를 사용하여 원자로 붕괴열을 발생시킨다.붕괴열을 제거하기 위해 원자로는 핵분열 반응 정지 후 냉각이 필요하다.붕괴열을 제거하는 능력의 상실이 후쿠시마 사고의 원인이 되었다.
다음 항목도 참조하십시오.에너지 사고, 원자력·방사선 사고 및 사고, 원자력 재해 및 방사능 사고 목록

심각한 원자력 사고와 방사능 사고가 발생했습니다.원자력 사고의 심각도는 일반적으로 국제원자력기구(IAEA)가 도입한 국제원자력사건척도(INES)를 사용하여 분류된다.이 척도는 0(안전상의 위험이 없는 정상운전으로부터의 편차)부터 7(광범위한 영향을 미치는 대형사고)까지의 척도로 비정상적인 사건이나 사고를 등급으로 매긴다.민간 원자력 산업에서는 레벨 5 이상의 사고가 3건 발생했는데, 그 중 체르노빌 사고와 후쿠시마 사고 2건은 레벨 7이다.

첫 번째 대형 원전 사고는 1957년 소련의 키쉬템 참사와 영국의 윈드스케일 화재였다.미국 최초의 원자로 사고는 1961년 아이다호 국립 연구소의 미군 실험용 원자로인 SL-1에서 일어났다.제어되지 않은 연쇄반응으로 증기폭발이 일어나 승무원 3명이 숨지고 [205][206]용융이 일어났다.1968년 소련 잠수함 K-27에 탑재된 액체 금속 냉각 원자로 2기 중 1기가 연료 원소 고장을 일으켜 주변 공기 중으로 핵분열 생성물이 방출되면서 승무원 9명이 사망하고 83명이 부상한 [207]또 다른 심각한 사고가 발생했다.

후쿠시마 제1원자력 사고는 2011년 도호쿠 지진과 쓰나미에 의해 일어났다.이 사고로 방사능 관련 사망자는 발생하지 않았지만 주변 지역에 방사능 오염이 발생했다.어려운 정화작업은 40년 [208][209]이상에 걸쳐 수백억 달러의 비용이 들 것으로 예상된다.1979년 스리마일 섬 사고는 INES 레벨 5의 소규모 사고였다.그 [210]사고로 인한 직간접 사망자는 없었다.

원전 사고의 영향은 논란의 여지가 있다.벤자민 K에 따르면. 소바쿨 핵분열 에너지 사고는 에너지 사고로 [211]인한 재산 피해의 41%를 차지해 총 경제 비용 면에서 에너지원 중 1위를 차지했다.또 다른 분석에서는 석탄, 석유, 액화석유가스, 수력발전 사고(주로 반차오댐 참사)가 원자력 [212]사고보다 더 큰 경제적 영향을 끼친 것으로 나타났다.이 연구는 핵으로 인한 잠재적 암 사망과 생성된 에너지 단위당 다른 에너지원으로 인한 즉각적인 사망을 비교하며, 화석 연료 관련 암 및 화석 연료 소비로 인한 기타 간접 사망은 "중대 사고"(사망자가 5명 이상인 사고) 분류에 포함하지 않는다.1986년 체르노빌 사고는 직간접적인 영향으로 약 50명이 사망하고 급성 방사선 [213]증후군에 의한 일시적 중상을 입혔다.암 발병률의 증가로 인한 미래 예상 사망률은 향후 [214][215][216]수십 년 동안 약 4000명으로 추산된다.하지만, 그 비용은 크고 증가하고 있다.

원자력 발전은 국가 및 국제 [217]협약에 따라 사고 책임을 제한하거나 구조화하는 보험 체계에 따라 작동한다.이러한 잠재적 부채 부족은 원자력 발전 원가에 포함되지 않은 외부 비용을 나타낸다고 종종 주장한다.미국 [218]의회 예산국의 조사에 따르면, 이 비용은 평준화된 전기 비용의 약 0.1%에 달할 정도로 작다.최악의 경우 이러한 비정기적인 보험 비용은 원자력 발전에만 해당되는 것이 아니다.수력발전소도 마찬가지로 댐 붕괴와 같은 재해에 대해 완전히 보험에 가입하지 않았다.예를 들어, 반차오 댐의 붕괴로 약 3만 명에서 20만 명이 사망했고, 1,100만 명이 집을 잃었다.민간 보험사가 제한된 시나리오에 따라 댐 보험료를 부과하기 때문에 이 부문의 주요 재해 보험도 마찬가지로 국가가 [219]제공하고 있습니다.

공격과 파괴

주요 기사:미국의 핵발전소 공격 취약성, 핵테러 및 핵안전

테러범들은 방사능 오염을 지역사회에 방출하기 위해 원자력 발전소를 목표로 삼을 수 있다.미국 9/11 위원회는 원전이 2001년 9/11 테러의 잠재적 목표물이라고 말했다.원자로의 사용후 핵연료 저장조에 대한 공격도 심각할 수 있다. 이러한 저장조들은 원자로 노심보다 덜 보호되기 때문이다.방사능의 방출은 수천 명의 단기 사망자와 더 많은 장기 [220]사망자로 이어질 수 있다.

미국에서 NRC는 모든 원자력발전소 현장에서 최소 3년에 [220]한 번씩 "힘에 대한 힘"(FOF) 연습을 수행한다.미국에서는 식물들이 전자적으로 감시되는 높은 울타리 두 줄로 둘러싸여 있다.공장 부지에는 상당한 수의 무장 [221]경비병력이 순찰하고 있다.

내부자가 보안 조치를 관찰하고 관련 작업을 수행할 수 있기 때문에 내부 파괴 행위도 위협적입니다.성공적인 내부 범죄는 가해자들의 보안 [222]취약성에 대한 관찰과 지식에 달려 있었다.1971년 [223]화재로 뉴욕의 인디언 포인트 에너지 센터에 5천만 달러 상당의 피해가 발생했습니다.방화범은 공장 [224]관리직원이었다.

핵확산

상세 정보:핵확산
참고 항목: 플루토늄 관리 및 폐기 협정
미국과 소련/러시아의 핵무기 비축량, 1945-2006년.메가와트 계획은 냉전이 [225][226]종식된 이후 전 세계적으로 핵무기의 양이 급격히 줄어든 주된 원동력이었다.
유도탄 순양함 몬터레이(CG61)는 니미츠급 항공모함 조지워싱턴(CVN73)으로부터 해상(FAS)에서 연료를 공급받는다.

핵 확산은 핵무기, 핵분열 물질, 그리고 무기 관련 핵 기술을 아직 핵무기를 보유하지 않은 국가들에 전파하는 것이다.핵발전 프로그램 작성과 관련된 많은 기술과 재료는 핵무기 제조에도 사용될 수 있다는 점에서 이중 사용 능력을 가지고 있다.이 때문에 원자력은 확산 위험을 안고 있다.

핵발전 프로그램은 핵무기로 가는 경로가 될 수 있다.이란의 [227]핵프로그램에 대한 우려가 그 예다.민간 핵산업을 군사용으로 용도 변경하는 것은 190개국이 고수하고 있는 핵확산금지조약 위반이다.2012년 4월 현재 민간 원자력 [228]발전소를 보유한 나라는 31개국이며, 그 중 9개국이 핵무기를 보유하고 있다.이들 핵무기 국가의 대부분은 상업용 원자력 발전소 이전에 무기를 생산해 왔다.

세계 안보의 기본 목표는 원자력 [227]발전의 확대와 관련된 핵 확산 위험을 최소화하는 것이다.글로벌 원자력 파트너십은 에너지를 필요로 하는 개발도상국이 우라늄 농축 프로그램의 자체 개발을 포기하는 대신 할인된 가격으로 핵연료를 받을 수 있는 유통망을 구축하기 위한 국제적인 노력이었다.프랑스에 본부를 둔 Eurodif/European 가스 확산 우라늄 농축 컨소시엄은 이 개념을 성공적으로 구현한 프로그램으로, 농축 시설이 없는 스페인과 다른 국가들이 프랑스 통제 농축 시설에서 생산되는 연료의 몫을 사들이지만 [229]기술이전이 없는 상태이다.이란은 1974년부터 초기 참가국이었으며 소피디프를 통해 유로디프의 주주로 남아 있다.

2009년 유엔 보고서는 다음과 같이 밝혔다.

원자력에 대한 관심의 부활은 우라늄 농축 및 사용후 핵연료 재처리 기술의 전 세계적인 확산을 초래할 수 있으며, 이러한 기술은 [230]핵무기에 직접 사용할 수 있는 핵분열성 물질을 생산할 수 있기 때문에 확연한 확산 위험을 나타낸다.

한편, 원자력 발전소에서 연료로 사용하기 위해 군사용 핵물질을 재처리하면, 발전소는 또한 핵무기를 줄일 수 있다.메가톤 대 메가와트 프로그램은 지금까지 [225]가장 성공적인 비확산 프로그램으로 여겨지고 있습니다.이 프로그램은 2005년까지 80억 달러의 고농축 무기급 우라늄을 천연 우라늄으로 희석시켜 상업용 핵분열 원자로에 적합한 저농축 우라늄으로 가공했다.이는 핵무기 [231]1만 개를 제거하는 것과 맞먹는다.약 20년 동안 이 물질은 미국에서 소비되는 전기의 거의 10% 또는 미국 전체 원자력 전기의 약 절반에 해당하는 약 7,000TWh의 전기를 [232]생산했습니다.총 170억 달러가 소요된 것으로 추정되며, 이는 "미국 요금 납부자들의 바가지"이며, 러시아는 이 [232]거래로 120억 달러의 이익을 얻었다.소련 경제가 붕괴된 후 고농축 우라늄과 [233]탄두의 유지와 보안에 어려움을 겪었던 러시아 원자력 감독 산업에 많은 이익이 필요했다.메가톤 대 메가와트 프로그램은 냉전 [225]종식 이후 전 세계적으로 핵무기 수를 대폭 줄인 원동력이기 때문에 반핵 지지자들에 의해 큰 성공으로 환영받았다.그러나 원자로의 증가와 핵분열 연료에 대한 수요의 증가 없이, 해체 및 다운 블렌딩 비용은 러시아가 군축을 계속하는 것을 단념시켰다.2013년 현재 러시아는 [234]이 프로그램을 연장하는 데 관심이 없는 것으로 보인다.

환경에 미치는 영향

주요 기사:원자력이 환경에 미치는 영향
이카타 원자력발전소, 대형 냉각탑에 대한 대체 냉각방법인 2차 냉각수 열교환기를 이용하여 냉각하는 가압수형 원자로

원자력 에너지는 토지 이용 요건이 비교적 적은 저탄소 에너지원으로서 환경에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다.또한 상당한 양의 물을 지속적으로 공급해야 하며 채굴과 [235][236][237][238]제분 작업을 통해 환경에 영향을 미칩니다.환경에 대한 가장 큰 부정적 영향은 향후 핵무기 사용 위험을 증가시킬 수 있는 세대 간 위험, 지하수 오염과 같은 방사성 폐기물 관리와 관련된 위험, 사고 위험 및 다양한 형태의 위험에서 발생할 수 있다.폐기물 보관장소에 대한 공격이나 재처리 및 전력 [65][239][240][241][242][238][243][244]공급에 대한 공격입니다.그러나 역사적으로 비교적 상당한 환경적 영향을 미치는 원자력 발전소의 재해는 거의 없었기 때문에 이러한 위험은 대부분 위험으로만 남아 있다.

탄소 배출량

참고 항목: 에너지원의 라이프 사이클 온실가스 배출
상세정보 : ② 탄소배출량에 대한 역사적 영향
전력공급기술의 라이프사이클 온실가스 배출량, IPCC에서[245] 산출한 중간값

원자력 발전은 대표적인 저탄소 발전 방법 중 하나로, 에너지 단위당 총 수명 주기 온실가스 배출량 측면에서 재생 [246][247]에너지와 동등하거나 낮은 배출량을 가진다.기후 변화에 관한 정부 간 패널(IPCC)의 2014년 탄소 발자국 문헌 분석에 따르면 원자력의 구체화된 총 수명 주기 배출 강도는 중앙값이 12g2 COeq/kWh로 모든 상업용 기준 에너지원 [245][248]중 가장 낮았다.이는 820 및 490g CO2 eq/kWh의 [245][248]석탄 및 천연 가스와 대조된다.새로운 보고서에 따르면, 석탄 화력 발전량과 비교하여, 2021년 현재 전세계 원자로는 1970년 이후 720억 톤의 이산화탄소를 배출하는 것을 막는데 도움을 주고 있다.[249][198]

방사능

자연방사선의 평균 선량은 전 세계적으로 연간 2.4밀리시버트(mSv/a)이다.1 mSv/a에서 13 mSv/a 사이이며, 대부분 위치의 지질에 따라 달라집니다.유엔(UNSCEAR)에 따르면, 핵연료 사이클을 포함한 정기 원자력발전소 운영은 이 양을 전지구 평균으로 0.0002mSv/a까지 증가시킨다.가동 중인 원자력 발전소에서 주변 지역 인구에 대한 평균 선량은 0.0001 mSv/a [250]미만이다.비교를 위해, 석탄 발전소에서 50마일 이내에 사는 사람들에 대한 평균 선량은 0.0003 mSv/[251]a에서 이 선량의 3배를 넘는다.

체르노빌은 가장 영향을 받은 주변 인구와 남성 복구 인력의 평균 초기 50~100mSv를 몇 시간에서 몇 주에 걸쳐 공급받는 반면, 평균 피폭에서 최악의 원전 사고의 나머지 전지구적 유산은 0.002mSv/a이며 초기 최고치인 0에서 지속적으로 감소 속도로 감소하고 있다.1986년 [250]사고가 발생한 해에 북반구 전체 인구에 걸쳐 1인당 평균 0.04mSv였다.

원자력에 관한 토론

주요 기사:원자력 발전 논쟁
다음 항목도 참조하십시오.원자력 정책, 친핵 운동, 반핵 운동
시간 경과에 따른 핵분열 및 기타 발생원으로부터의 에너지 가격 비교.제시된 시간 동안, 수천 개의 풍력 터빈과 유사한 것들이 대량 생산의 조립 라인에 건설되어 규모의 경제를 낳았다.핵은 맞춤형으로 유지되지만, 표시된 기간 내에 추가된 많은 종류의 시설은 연속 생산되지 않는다.World in Data에 따르면 이 비용은 전 세계 평균이며, 원자력의 가격을 상승시킨 2개의 프로젝트는 미국에서 진행되었습니다.이 기구는 2010년대에 가장 많이 수출되고 생산된 한국 APR1400 원자력 시설의 중앙 비용이 [252]수출을 포함하여 "일정적"임을 인식하고 있다.
LCOE는 발전소의 수명 동안 평균 순 현재 발전 비용을 측정한 것입니다.측정 기준으로는 유닛의 수명이 독립적이지 않고 입증된 수명이 아닌 제조업체 예측이기 때문에 여전히 논란이 되고 있습니다.

원자력 발전 논쟁은 민간 목적의 [24][253][25]핵연료로 전기를 생산하기 위한 핵분열 원자로의 배치와 사용을 둘러싼 논쟁에 관한 것이다.

원자력에 대한 지지자들은 원자력을 탄소 배출을 줄이고 [254][255][256]수입에 의존하는[82][83][84] 다른 에너지원에 대한 의존도를 줄임으로써 에너지 안보를 높이는 지속 가능한 에너지원으로 간주한다.예를 들어, 찬성론자들은 원자력 발전 전기는 화석 [257]연료에서 오는 4억 7천만 미터 톤의 이산화탄소 배출량을 줄여준다고 지적한다.또, 원자력 에너지가 발생시키는 비교적 적은 폐기물의 양은, 대규모 원자력 생산 설비에 의해서 안전하게 처리되거나, 또는 다른 에너지 [258]용도로 용도 변경/재순환된다.피크오일 개념을 대중화한 킹허버트는 석유를 고갈될 자원으로 보고 원자력을 대체할 [259]것으로 생각했다.찬성론자들은 또한 현재의 핵폐기물의 양은 적고 최신 원자로의 최신 기술을 통해 줄일 수 있으며, 사망률 면에서 핵분열 전기의 운전 안전 기록은 지금까지 "비할 수 없다"[13]고 주장한다.Kharecha와 Hansen면"세계 원자력 CO2-equivalent(GtCO2-eq)온실 가스(온실 가스 저 배출의 1.84만 공기 pollution-related의 사망자와 64gigatonnes의 화석 연료 점화에서 비롯되었을 것이다 평균 예방하고 있고"과, 2050년까지 700만명이 숨지고 240GtCO2-eq 배출을 예방할 수 있다고 추정했다.[198]

찬성론자들은 또한 다른 형태의 전기를 사용할 때 발생하는 기회 비용에도 주목합니다.예를 들어 환경보호국은 석탄이 환경에 미치는 영향 때문에 연간 [260]3만 명이 사망하는 반면 체르노빌 참사로 [261]60명이 사망하는 것으로 추산하고 있다.버몬트 양키 원자력 발전소의 폐쇄 이후 두 달 동안 탄소 배출량이 65만 톤 증가한 것이 지지자들에 의해 제공되는 실제 영향의 예이다.[262]

반대론자들은 원자력이 미래의 [265][266]핵무기 확산 위험, 장기 안전 폐기물 관리, 테러리즘과 같은 사람들의 건강과[263][264] 환경에 많은 위협을 가한다고 믿는다.그들은 또한 원자력 발전소는 많은 것들이 [267][268]잘못될 수 있는 복잡한 시스템이라고 주장한다.체르노빌 재해의 비용은 2019년 현재 약 680억 달러에 달하며 [33]증가하고 있으며, 후쿠시마 재해의 납세자는 약 1,870억 [183]달러에 이를 것으로 추정되며, 방사성 폐기물 관리는 [185]2050년까지 EU 원자력 사업자에게 약 2,500억 달러의 손실을 줄 것으로 추정된다.그러나 이미 원자력 에너지를 사용하고 있는 국가에서는 재처리를 고려하지 않을 때 중간 핵폐기물 처리 비용은 "이 비용의 주요 부분이 중간 저장 [270]시설의 운영에서 기인하기 때문에" 일정하지만 알려지지[269] 않은 수준으로 상대적으로 고정될 수 있다.

비판론자들은 새로운 핵분열 발전소를 건설하는 데 있어 가장 큰 결점 중 하나는 지속 가능한 에너지원의 [51][271][76][237][272]대안과 비교할 때 건설 비용과 운영 비용이 크다는 것을 발견한다.추가 비용에는 지속적인 연구 개발 비용, 이를 실행하는[65][66][67][69] 경우 값비싼 재처리 비용 및 [273][274][275]폐로 비용이 포함됩니다.그러나 LCOE(Levelized Cost of Energy)에 초점을 맞추는 것은 24시간 365일 파견 가능한 전력과 관련된 가치 프리미엄 및 다양한 에너지원을 신뢰할 수 있는 전기 [276]그리드에 통합하는 데 필요한 저장 및 백업 시스템의 비용을 무시하는 것이라고 지지자들은 지적합니다."따라서 핵은 2025년에 가장 낮은 예상 비용으로 디스패치 가능한 저탄소 기술로 남아 있습니다.대형 저수조만이 비슷한 비용으로 비슷한 기여를 할 수 있지만 개별 국가의 자연 [277]자원에 크게 의존합니다."

독일 북부 골레벤 핵폐기물 처리장 인근에서의 반핵 시위

전반적으로, 많은 반대론자들은 원자력이 기후변화 완화에 의미 있게 기여할 수 없다고 생각한다.일반적으로, 그들은 또한, 너무 비싼, 너무 오래 배치에 잘 듣는, 지속성 그리고 carbon-neutrality,[76][278][279][280]에 대한 전환 자원(즉 인간, 금융, 시간, 인프라와 전문 지식)을 위한 전개를 효율적으로 되는 distracting[281][282]경쟁을 이루는 데 장애가 되다 위험하다고 생각하지요.개발의 alternatIve는 지속 가능한 등 바람과 대양 그리고 예를 포함한 solar[76]–. 에너지 시스템 technologies[77][282][76][283] 떠 있는 태양 – 수 있는 그들의 간헐성 실행 가능과 같은 핵 baseload[284]세대보다 다른 관리할 renewables-diversification,[285][286]슈퍼 그리드, 유연한 에너지 수요와 공급 regula.팅 스마트 그리드 및 에너지 storage[287][288][289][290][291]기테크놀로지)[292][293][294][295][296][297][298][299][244]를 참조해 주세요.

그럼에도 불구하고, 특히 계절적 에너지 저장을 제공하기 어렵고 세계 [300]평균보다 더 빨리 저탄소 전력을 위해 화석 연료를 단계적으로 폐기하는 것을 목표로 하는 지역에서 새로운 핵 원전의 비용에 대한 연구와 논쟁이 계속되고 있다.일부에서는 원자력 에너지를 완전히 폐기한 100% 재생 에너지 기반 유럽 에너지 시스템의 재정 전환 비용이 현재 기술을 기반으로 2050년까지 더 많이 들 수 있다는 것을 발견한다(예: 녹색 수소, 전송 및 유연성 용량, 에너지 요구 감소 방법, 지열 에너지).y 및 핵융합 에너지)를 사용할 수 있습니다.[301]경제와 안전의 주장은 토론의 양쪽에서 사용된다.

재생 에너지와의 비교

다음 항목도 참조하십시오.재생 에너지 논쟁

지구 온난화를 늦추기 위해서는 주로 화석연료를 훨씬 적게 태움으로써 저탄소 경제로의 전환이 필요하다.2019년부터 [302]새로운 화석 연료 발전소가 건설되지 않으면 기술적으로 지구 온난화를 1.5°C로 제한하는 것이 가능하다.이는 세계적인 에너지 [303][304]믹스에서 화석 기반 연료를 신속하게 대체할 수 있는 최선의 경로를 결정하는 데 상당한 관심과 논쟁을 불러일으켰습니다.[305][306]때때로 IEA는 핵이 없는 국가는 재생 가능 [307]에너지뿐만 아니라 핵을 개발해야 한다고 말한다.

2017년 연료별 세계 총 1차 에너지 공급량 162,494 TWh(또는 13,792 Mtoe) (IEA, 2019)[308]: 6, 8

오일(32%)
석탄/이탄/셰일(27.1%)
천연가스(22.2%)
바이오 연료 및 폐기물(9.5%)
원자력(4.9%)
하이드로(2.5%)
기타 (갱신 가능) (1.8%)

여러 연구에 따르면 이론적으로 세계 에너지 생성의 대부분을 새로운 재생 에너지원으로 커버하는 것이 가능할 수 있다.기후변화에 관한 정부간 협의체(IPCC)는 정부가 지원을 아끼지 않는다면 [309]2050년까지 재생 에너지 공급이 세계 에너지 사용량의 거의 80%를 차지할 것이라고 말했다.선진국에서 새로운 수력발전을 위한 경제적으로 실현 가능한 지리는 부족하지만, 지리적으로 적합한 모든 지역이 이미 많이 [310]개발되어 있지만, 풍력 및 태양광 에너지의 일부 지지자들은 이러한 자원만으로도 원자력 [306][311]발전의 필요성을 없앨 수 있다고 주장한다.

원자력은 공급되는 [196][194][312]전기 단위당 과거에 손실된 수명의 측면에서 많은 재생 에너지원에 필적하고 경우에 따라서는 낮다.재생 에너지 기술의 재활용에 따라, 원자로는 훨씬 더 독성이 높고 관리 비용이 많이 들고 수명이 [313][240]더 길지만 훨씬 적은 양의 폐기물을 생산할 수 있다.원자력 발전소는 분해 및 제거되어야 하며, 분해된 원자력 발전소의 대부분은 저준위 핵 폐기물로 수십 년 [314]동안 저장되어야 한다.방사능 폐기물의 2018년의 100만톤의 1/4에 있는 넓은 variety[315]의 처리 및 관리에 관한 세계 미래의 손상과 비용을 유발할 수 있거나 기간 동안에 수천명의 years[316][317][318]–고 있는 만 years,[319][320][321][322]때문에 문제와 같은 leakage,[323]정원사 계급의 사람.공격에 Gn 검색 취약성(혈압계다.재처리[68][65] 및 발전소 설치), 지하수 오염, 방사선 및 지상 누출, 염수 누출 또는 세균 부식.[324][319][325][326]유럽 집행위원회 공동연구센터는 2021년 현재 핵폐기물의 지질처리에 필요한 기술을 이용할 수 있으며 [327]배치할 수 있다는 것을 발견했다.부식 전문가들은 2020년에 스토리지 문제를 더 이상 미루는 것이 "[328]누구에게도 좋지 않다"고 지적했습니다.분리된 플루토늄과 농축 우라늄은 핵무기에 사용될 수 있다. 핵무기는 현재의 중앙 집중식 통제(예: 국가 차원)와 유병 수준에도 불구하고 인간의 건강, 생명, 문명 및 환경에 [65][239][240][241][242]대한 실질적인 미래 영향에 대한 어렵고 실질적인 글로벌 위험으로 간주된다.

이행 속도 및 투자 필요

2015년 배리 W. 브룩 교수와 동료들의 분석에 따르면 원자력은 10년 안에 화석연료를 송전망에서 완전히 대체하거나 제거할 수 있다.이 연구결과는 1980년대 [329][330]프랑스와 스웨덴의 건설 프로그램 중 핵에너지가 첨가된 비율이 역사적으로 완만하고 입증된 것에 기초했다.이와 유사한 분석에서 Brook은 전 세계 핵분열 건설률이 전 세계 GDP 단위당 연간 GW(GW/year/$)[331]로 계산한 역사적 입증 설비 비율과 동일할 경우 운송 합성 연료 등을 포함한 전 세계 에너지의 50%가 약 30년 내에 생성될 수 있다고 판단한 바 있다.이는 과거 [332]전례가 없는 연간 훨씬 더 많은 비용이 드는 글로벌 투자가 필요한 100% 재생 에너지 시스템에 대한 개념 연구와는 대조적이다.이러한 재생 가능한 시나리오는 또한 육지 바람과 육지 태양광 [331][332]프로젝트에 훨씬 더 많은 토지가 필요할 것이다.브룩은 "핵분열에 대한 주요 제한은 기술적, 경제적 또는 연료와 관련된 것이 아니라 사회적 수용, 재정 및 정치적 타성, 그리고 [다른] 저탄소 [331]대안들이 직면하고 있는 현실 세계의 제약에 대한 불충분한 비판적 평가라는 복잡한 문제와 연관되어 있다"고 지적한다.

과학 데이터는 –, 2021년까지 배출 수준을 가정해 –는 동안 새로운 핵원자로의 건설 2018–2020,[326]에 상당히보다 다른 대책과 함께 de 확대하는 데 더 오래 7.2–10.9년의 중선을 인류만 탄소 예산 배출량 150°C[333][334]것을 제한하기 남은 11년으로 있음을 나타낸다.이기의 ploymentd와 태양열 – 특히 새로운 원자로 유형의 경우 – 더 위험하고 종종 지연되며 국가 지원에 [335][336][279][281][76][337][292]더 많이 의존할 수 있다.연구진은 수십 [338][76][271]년 동안 개발되어 온 새로운 핵 기술은 시험도 덜 하고, 확산 위험도 더 높으며, 새로운 안전 문제도 더 많고,[72][77][340][281][341][291][342] 종종 상용화와는 거리가 멀고, 비용이 더 많이[271][76][237][339] 든다고 경고했습니다.원자력에 대한 비판론자들은 종종 핵분열 에너지만 반대하고 핵융합은 반대하지만 [343][344][345][346][347]핵융합 에너지는 2050년 이전에는 상업적으로 널리 보급되지 않을 것으로 보인다.

토지 이용

미국 원자력 발전소가 1GW 설치 용량당 사용하는 중앙 토지 면적은 1.3평방마일이다.[348][349]태양광 발전에서 매년 동일한 양의 전기를 생산하려면(용량 요소를 고려) 약 60평방마일이 필요하며 풍력 발전소에서 약 310평방마일이 [348][349]필요하다.관련 송전선, 급수, 철도선로, 핵연료 채굴 및 처리, 폐기물 처리에 [350]필요한 토지는 여기에 포함되지 않는다.

조사.

고도의 핵분열 원자로 설계

주요 기사:제4세대 원자로

현재 전 세계에서 가동되고 있는 핵분열 원자로는 2세대 또는 3세대 시스템으로, 대부분의 1세대 시스템은 이미 퇴역했다.선진 4세대 원자로 유형에 대한 연구는 경제성, 안전성, 확산 저항성, 천연자원 이용 및 전력 생산 시 기존 핵폐기물 소비 능력을 개선하는 것을 포함한 8가지 기술 목표를 바탕으로 IV세대 국제포럼(GIF)에 의해 공식적으로 시작되었다.이들 원자로의 대부분은 현재 가동 중인 경수로와 크게 다르며 2030년 [351]이후 상업 건설에 사용할 수 있을 것으로 예상된다.

하이브리드 핵융합 핵분열

주요 기사:핵융합-분열 하이브리드

하이브리드 원자력은 핵융합과 핵분열 과정을 조합하여 발전하는 제안된 수단이다.이 개념은 1950년대까지 거슬러 올라가 1970년대에 한스 베테가 잠시 주창했지만 순수 핵융합 실현이 지연되면서 2009년에 관심이 되살아날 때까지 대부분 연구되지 않았다.지속적인 핵융합 발전소가 건설되면 사용후 핵분열 연료에 남아 있는 모든 핵분열 에너지를 추출할 수 있고, 핵폐기물의 부피를 몇 배나 줄일 수 있으며, 더 중요한 것은 사용후 핵연료에 존재하는 모든 악티니드를 제거할 수 있다는 것이다.[352]

핵융합

프랑스에서 건설 중인 ITERtokamak의 개략도
주요 기사:핵융합 및 핵융합 전력

핵융합 반응은 [353][354]핵분열보다 더 안전하고 방사성 폐기물을 덜 발생시킬 가능성이 있다.이러한 반응은 기술적으로 매우 어렵고 기능적 발전소에서 사용될 수 있는 규모로 아직 만들어지지 않았지만 잠재적으로 실행 가능한 것으로 보인다.핵융합 에너지는 1950년대부터 이론적이고 실험적인 연구를 받아왔다.

몇 가지 실험용 핵융합 원자로와 시설이 존재한다.현재 가장 크고 야심찬 국제 핵융합 프로젝트는 프랑스에서 건설 중인 대형 토카막인 ITER이다.ITER는 에너지 이득과 함께 자체 핵융합 반응을 보여줌으로써 상용 핵융합 발전의 발판을 마련할 계획이다.ITER 시설의 건설은 2007년에 시작되었지만, 프로젝트는 많은 지연과 예산 초과에 시달리고 있습니다.이 시설은 현재 [355]당초 예상된 2027-11년 이후에 가동될 것으로 예상된다.상업용 핵융합 발전소인 DEMO에 대한 후속 조치가 [343][356]제안되었다.다른 핵융합 접근법, 즉 관성 핵융합 발전소의 접근법에 기초한 발전소에 대한 제안도 있다.

핵분열 발전처럼 핵융합 발전도 처음에는 쉽게 달성할 수 있을 것으로 생각되었다.그러나 연속 반응과 플라즈마 격납에 대한 극단적인 요구사항으로 인해 수십 년의 예측이 연장되었다.최초의 시도로부터 80년 이상 지난 2020년에는 핵융합 발전의 상용화가 [343][344][345][346][347]2050년 이전에는 어려울 것으로 생각되었다.

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Further reading

Wikiversity quizzes on nuclear power
See also: List of books about nuclear issues and List of films about nuclear issues

External links