원자력 발전소

Nuclear power plant
브라질 앙그라 원자력 발전소

원자력 발전소([1]NPP)는 열원이 원자로인 화력 발전소입니다. 화력발전소에서 흔히 볼 수 있듯이, 열은 전기를 생산하는 발전기에 연결된 증기 터빈을 구동하는 증기를 생성하는 데 사용됩니다. 2023년 9월 기준으로 국제원자력기구는 전 세계 32개국에서 410기의 원자로가 가동 중이며 57기의 원자로가 건설 중이라고 보고했습니다.[2][3]

원자력 발전소는 운영, 유지 보수 및 연료 비용이 비용 스펙트럼의 하위 항목이기 때문에 기본 부하에 매우 자주 사용됩니다.[4] 그러나 원자력 발전소 건설은 종종 5년에서 10년에 걸쳐 진행되며, 초기 투자 자금 조달 방식에 따라 상당한 금융 비용이 발생할 수 있습니다.[5]

원자력 발전소는 태양광 발전소나 풍력 발전소와 같은 신재생 에너지에 버금가는 탄소 발자국을 가지고 있으며,[6][7] 천연 가스나 석탄과 같은 화석 연료보다 훨씬 낮습니다. 원자력 발전소는 태양열 및 풍력 발전소에 [8]버금가는 가장 안전한 전력 생산 방식 중 하나입니다.[9]

역사

주요 기사: 원자력의 역사

원자로의 열이 처음으로 전기를 생산하는 데 사용된 것은 1951년 12월 21일 실험용 브리더 원자로 I에서 네 개의 전구에 동력을 공급했습니다.[10][11]

1954년 6월 27일, 전력망을 위한 전기를 생산하는 세계 최초의 원자력 발전소인 오브닌스크 원자력 발전소가 소련의 오브닌스크에서 가동을 시작했습니다.[12][13][14] 1956년 10월 17일 세계 최초의 완전한 발전소인 영국의 칼더 홀이 문을 열었고 플루토늄을 생산하기 위한 목적도 있었습니다.[15] 세계 최초로 전력 생산에만 전념한 완전 규모의 발전소는 1957년 12월 18일 전력망에 연결된 미국 펜실베니아주의 Shippingport Atomic Power Station입니다.

기본구성품

시스템들

비등수로(BWR)

전기 에너지로의 전환은 기존 화력 발전소에서와 같이 간접적으로 이루어집니다. 원자로의 핵분열은 원자로 냉각제를 가열합니다. 냉각제는 원자로 유형에 따라 물이나 가스, 심지어 액체 금속일 수도 있습니다. 그런 다음 원자로 냉각수는 증기 발생기로 가서 물을 가열하여 증기를 생성합니다. 그런 다음 가압된 증기는 일반적으로 다단계 증기 터빈으로 공급됩니다. 증기 터빈이 팽창하여 증기를 부분적으로 응축한 후 남은 증기는 응축기에서 응축됩니다. 응축기는 강이나 냉각탑과 같은 2차 측에 연결된 열교환기입니다. 그런 다음 물은 증기 발생기로 다시 펌핑되고 사이클이 다시 시작됩니다. 워터-스팀 사이클은 랭킨 사이클에 해당합니다.

원자로는 발전소의 핵심입니다. 원자로의 중심부는 핵분열로 인해 열을 발생시킵니다. 이 열로 냉각수는 원자로를 통해 펌핑될 때 가열되어 원자로에서 에너지를 제거합니다. 핵분열로 인한 열은 증기를 올리는 데 사용되며, 증기는 터빈을 통해 흐르고, 이는 다시 전기 발전기에 동력을 공급합니다.

원자로는 일반적으로 연쇄 반응을 촉진하기 위해 우라늄에 의존합니다. 우라늄은 지구상에 풍부하게 존재하는 매우 중금속으로 대부분의 암석은 물론 바닷물에서도 발견됩니다. 자연적으로 발생하는 우라늄은 99.3%를 차지하는 우라늄-238(U-238)과 약 0.7%를 차지하는 우라늄-235(U-235)의 두 가지 동위원소에서 발견됩니다. U-238은 146개의 중성자를 가지고 있고 U-235는 143개의 중성자를 가지고 있습니다.

동위원소마다 다른 행동을 합니다. 예를 들어 U-235는 핵분열성으로 쉽게 쪼개지고 많은 에너지를 방출하기 때문에 핵에너지에 이상적입니다. 반면, U-238은 동일한 요소임에도 불구하고 해당 속성이 없습니다. 동위원소마다 반감기도 다릅니다. U-238은 U-235보다 반감기가 길기 때문에 시간이 지나면 부패하는 데 더 오래 걸립니다. 이것은 또한 U-238이 U-235보다 방사능이 적다는 것을 의미합니다.

핵분열은 방사능을 만들어내기 때문에 원자로 노심은 보호막으로 둘러싸여 있습니다. 이 격납고는 방사선을 흡수하여 방사성 물질이 환경으로 방출되는 것을 방지합니다. 또한 많은 원자로에는 내부 인명 및 외부 충격으로부터 원자로를 보호하기 위해 콘크리트 돔이 장착되어 있습니다.[16]

가압수로(PWR)

증기 터빈의 목적은 증기에 포함된 열을 기계적 에너지로 변환하는 것입니다. 증기 터빈이 있는 엔진 하우스는 일반적으로 주 원자로 건물과 구조적으로 분리됩니다. 작동 중인 터빈의 파괴로 인한 잔해가 원자로 쪽으로 날아가지 않도록 정렬되어 있습니다.[citation needed]

가압수형 원자로의 경우 증기터빈은 원자력계통과 분리되어 있습니다. 증기 발생기의 누출과 그에 따른 방사능 오염수의 통과를 초기 단계에서 감지하기 위해 활동 측정기를 장착하여 증기 발생기의 출구 증기를 추적합니다. 이와 대조적으로 끓는 물 원자로는 증기 터빈을 통해 방사성 물을 통과하므로 터빈은 원자력 발전소의 방사선 제어 영역의 일부로 유지됩니다.

발전기는 터빈에 의해 공급되는 기계적 전력을 전력으로 변환합니다. 높은 정격 전력의 저극 AC 동기 발전기가 사용됩니다. 냉각 시스템은 원자로 노심에서 열을 제거하고 발전소의 다른 지역으로 열 에너지를 활용하여 전기를 생산하거나 다른 유용한 작업을 수행할 수 있습니다. 일반적으로 고온 냉각제는 보일러의 열원으로 사용되며, 그로부터 가압된 증기는 하나 이상의 증기 터빈 구동 전기 발전기를 구동합니다.[17]

비상시 안전밸브를 사용하여 파이프가 터지거나 원자로가 폭발하는 것을 방지할 수 있습니다. 밸브는 압력의 증가 없이 공급된 모든 유량을 도출할 수 있도록 설계되었습니다. BWR의 경우 증기가 억제 챔버로 향하며 응축됩니다. 열 교환기의 챔버는 중간 냉각 회로에 연결됩니다.

주요 응축기는 대형 교차 흐름 쉘 및 튜브 열 교환기로, 포화 조건에서 액체 물과 증기의 혼합물인 습윤 증기를 터빈 발전기 배기에서 가져와 과냉각 액체 물로 다시 응축시켜 응축수 및 급수 펌프에 의해 원자로로 다시 펌핑될 수 있습니다.[18][full citation needed]

일부 원자로는 터빈에서 나오는 증기를 응축하기 위해 냉각 타워를 사용합니다. 방출되는 모든 증기는 방사능과 절대 접촉하지 않습니다.

주 응축기에서 습식 증기 터빈 배기는 다른 쪽에서 훨씬 더 차가운 물이 흐르는 수천 개의 튜브와 접촉합니다. 냉각수는 일반적으로 강이나 호수와 같은 자연 상태의 물에서 나옵니다. 애리조나주 피닉스에서 서쪽으로 약 97km(60mi) 떨어진 사막에 위치한 팔로 베르데 원자력 발전소는 자연 상태의 물을 냉각에 사용하지 않는 유일한 원자력 시설이며, 대신 피닉스 대도시 지역의 처리된 하수를 사용합니다. 물의 냉각체에서 나온 물은 더 따뜻한 온도로 수원으로 다시 펌핑되거나 냉각탑으로 돌아가 더 많은 용도로 냉각되거나 탑 꼭대기에서 증발되는 수증기로 증발됩니다.[19]

증기 발생기와 원자로의 수위는 급수 시스템을 사용하여 제어됩니다. 급수 펌프는 응축수 시스템으로부터 물을 취수하여 압력을 증가시키고 증기 발생기(가압수로의 경우)에 강제로 주입하거나 끓는수로를 위해 직접 원자로에 주입하는 작업을 수행합니다.

발전소에 대한 지속적인 전력 공급은 안전한 작동을 보장하기 위해 매우 중요합니다. 대부분의 원자력 발전소에는 이중화를 위해 최소한 두 개의 서로 다른 오프사이트 전원이 필요합니다. 이들은 일반적으로 충분히 분리되어 있고 여러 전송 라인에서 전력을 공급받을 수 있는 여러 변압기에 의해 제공됩니다. 또한 일부 원자력 발전소에서는 터빈 발전기가 발전소가 온라인 상태인 동안 외부 전력을 필요로 하지 않고 발전소의 부하에 전력을 공급할 수 있습니다. 이는 발전기 출력이 승압 변압기에 도달하기 전에 전원을 탭하는 스테이션 서비스 변압기를 통해 달성됩니다.

세계 운영 현황

원자력 발전소는 전 세계 약 440개 원자로에서 생산되는 전 세계 전력의 약 10%를 생산합니다. 이 범주에서 전 세계 공급의 약 4분의 1을 차지하는 저탄소 전력의 중요한 공급업체로 인정받고 있습니다. 2020년 기준 원자력은 전체의 26%를 차지하며 두 번째로 큰 저탄소 에너지 공급원입니다.[20] 원자력 발전소는 32개 국가 또는 지역에서[21] 활동하고 있으며, 특히 유럽에서는 지역 송전망을 통해 이들 국가를 넘어 그 영향력이 확대되고 있습니다.[22]

2022년 원자력 발전소는 2545테라와트시(TWh)의 전력을 생산했으며, 이는 2021년 생산된 2653TWh보다 약간 감소한 수치입니다. 13개국은 적어도 그들의 전기의 4분의 1을 원자력으로 생산했습니다. 특히 프랑스는 전력 수요의 약 70%를 원자력에 의존하고 있으며, 우크라이나, 슬로바키아, 벨기에, 헝가리는 전력의 약 절반을 원자력에서 조달하고 있습니다. 과거 전력의 4분의 1 이상을 원자력에 의존했던 일본도 비슷한 수준의 원자력 이용을 재개할 것으로 보입니다.[20][21]

지난 15년 동안 미국은 원자력 발전소의 운영 성능이 크게 향상되어 실제 건설되지 않은 19개의 새로운 1000MWe 원자로에 해당하는 출력을 추가했습니다. 프랑스에서 원자력 발전소는 2022년에도 여전히 이 나라 전체 발전량의 60% 이상을 생산합니다. 2025년까지 원자력 발전 비중을 50% 이하로 낮추는 것이 이전의 목표였지만, 이 목표는 2019년에 2035년으로 연기되었고, 결국 2023년에 폐기되었습니다. 러시아는 세계에서 가장 많은 원전을 수출하고 있으며, 여러 국가에 걸쳐 프로젝트를 진행하고 있습니다. 2023년 7월 현재 러시아는 외국 벤더가[23] 건설한 원자로 22기 중 19기를 건설하고 있지만, 러시아-우크라이나 전쟁으로 인해 일부 수출 프로젝트가 취소되었습니다.[24] 한편, 중국은 원자력 에너지 분야에서 계속 발전하고 있습니다: 2023년 말까지 25개의 원자로를 건설하고 있고, 중국은 세계에서 가장 많은 원자로를 건설하고 있는 국가입니다.[23][25]

폐로

원자력 폐로는 원자력 발전소를 해체하고 현장을 더 이상 일반 대중에게 방사선으로부터 보호할 필요가 없는 상태로 제염하는 것입니다. 다른 발전소의 해체와 가장 다른 점은 폐기물 저장소로 안전하게 이전하고 제거하기 위해 특별한 예방 조치가 필요한 방사성 물질의 존재입니다.

해체에는 많은 관리 및 기술 작업이 포함됩니다. 모든 방사능 정화와 발전소의 점진적인 철거가 포함됩니다. 일단 시설이 해체되면 더 이상 방사능 사고나 시설을 방문하는 사람에게 위험이 없어야 합니다. 시설이 완전히 해체된 후에는 규제 통제에서 해제되며, 발전소의 면허인은 더 이상 원자력 안전에 대한 책임을 지지 않습니다.

폐로시기 및 연기

일반적으로 원자력 발전소는 원래 약 30년의 수명을 위해 설계되었습니다.[26][27] 새로운 스테이션은 40~60년 작동 수명으로 설계되었습니다.[28] 센츄리온 원자로는 100년 동안 사용할 수 있도록 설계된 미래형 원자로입니다.[29]

주요 한계 마모 요인 중 하나는 중성자 충격에 따른 원자로 압력 용기의 열화이지만,[27] 2018년 Rosatom은 방사선 손상을 개선하고 수명을 15년에서 30년까지 연장하는 원자로 압력 용기용 열 어닐링 기술을 개발했다고 발표했습니다.[30]

유연성

원자력 발전소는 경제적인 고려 사항 때문에 주로 기저 부하에 사용됩니다. 원자력 발전소의 운영 연료 비용은 석탄 또는 가스 발전소의 운영 연료 비용보다 작습니다. 원전 비용의 대부분이 자본 비용이기 때문에 풀 용량 이하로 운영하면 비용 절감 효과가 거의 없습니다.[31]

원자력 발전소는 프랑스에서 대규모로 부하 추적 모드로 일상적으로 사용되지만 "이것은 원자력 발전소에 이상적인 경제 상황이 아니라는 것이 일반적으로 받아들여지고 있습니다."[32] 현재 폐로된 독일 비블리스 원자력 발전소의 A호기는 분당 출력을 명목 출력의 40%에서 100% 사이에서 변조하도록 설계되었습니다.[33]

러시아는 부유식 원자력 발전소의 실용적인 개발을 주도해 왔으며, 부유식 원자력 발전소는 원하는 장소로 운반할 수 있고, 때로는 이전하거나 이동하여 폐로를 더 쉽게 할 수 있습니다. 2022년 미국 에너지부는 해상 부유식 원자력 발전에 대한 3년간의 연구 연구에 자금을 지원했습니다.[34] 2022년 10월, NuScale Power와 캐나다 기업 Prodigy는 북미 소형 모듈식 원자로 기반 부유식 플랜트를 시장에 출시하기 위한 공동 프로젝트를 발표했습니다.[35]

경제학

세계에서 가장 큰 원자력 발전 시설 중 하나인 Bruce Nuclear Generating Station (캐나다).

원자력 발전소의 경제성은 논란의 여지가 있는 주제이며, 수십억 달러의 투자가 에너지원의 선택에 달려 있습니다. 원자력 발전소는 일반적으로 자본 비용이 높지만 연료 추출, 처리, 사용 및 사용 후 연료 저장 비용이 내재화되어 있어 직접 연료 비용이 낮습니다.[36] 따라서 다른 발전 방법과의 비교는 원자력 발전소의 건설 시간 척도 및 자본 조달에 대한 가정에 크게 의존합니다. 비용 추계는 Price Anderson 법으로 인해 미국 내 스테이션 폐로 및 핵폐기물 저장 또는 재활용 비용을 고려합니다.

사용 후 핵연료는 모두 미래의 원자로를 이용해 재활용될 가능성이 있다는 전망과 함께 4세대 원자로는 핵연료 주기를 완전히 닫도록 설계되고 있습니다. 그러나 현재까지 NPP에서 나오는 폐기물의 실제 대량 재활용은 없었으며, 심층 지질 저장소에 대한 건설 문제로 인해 현장 임시 저장소는 여전히 거의 모든 플랜트 현장에서 사용되고 있습니다. 핀란드만이 안정적인 저장소 계획을 가지고 있기 때문에 전 세계적인 관점에서 볼 때 장기적인 폐기물 저장 비용은 불확실합니다.

핀란드 에우라조키에 있는 올킬루오토 원자력 발전소. 이 부지에는 EPR로 알려진 가장 강력한 원자로 중 하나가 있습니다.

건설, 즉 자본 비용과는 별개로 탄소세나 탄소 배출권 거래와 같은 지구 온난화를 완화하기 위한 조치가 원자력의 경제성을 점점 더 선호하고 있습니다. 더 발전된 원자로 설계를 통해 더 많은 효율성을 달성할 수 있기를 기대하며, III세대 원자로는 최소 17% 더 높은 연료 효율성과 더 낮은 자본 비용을 약속하며, IV세대 원자로는 더 많은 연료 효율성과 핵 폐기물의 상당한 감소를 약속합니다.

루마니아 체르나보드 ă 원자력 발전소 1호기

동유럽에서는 불가리아의 벨렌과 루마니아의 체르나보드 ă의 추가 원자로 등 오랜 기간 구축된 여러 프로젝트가 자금 조달에 어려움을 겪고 있으며, 일부 잠재적 지원자들이 철수했습니다. 저렴한 가스를 이용할 수 있고 미래의 공급이 상대적으로 안전한 곳에서 이것은 원자력 프로젝트에도 큰 문제를 제기합니다.[37]

원자력의 경제성 분석은 미래 불확실성의 위험을 누가 부담하는지를 고려해야 합니다. 지금까지 모든 운영 원자력 발전소는 건설 비용, 운영 성능, 연료 가격 및 기타 요인과 관련된 많은 위험을 공급업체가 아닌 소비자가 부담하는 국영 또는 규제 전력회사에 의해 개발되었습니다.[38] 많은 국가들이 자본 비용이 회수되기 전에 이러한 위험과 더 저렴한 경쟁자의 위험이 대두되는 전력 시장을 이제는 소비자가 아닌 발전소 공급자와 운영자가 부담하는 전력 시장을 자유화하였고, 이로 인해 신규 원전의 경제성에 대한 평가가 크게 달라졌습니다.[39]

2011년 일본 후쿠시마 원전 사고 이후 현장 사용 후 연료 관리에 대한 요구 사항 증가와 설계 기준 위협 증가로 인해 현재 운영 중인 원전 및 신규 원전에 대한 비용이 증가할 가능성이 높습니다.[40] 그러나 현재 건설 중인 AP1000과 같은 많은 설계는 능동 냉각 시스템을 필요로 했던 후쿠시마 I의 설계와 달리 수동 원자력 안전 냉각 시스템을 사용하므로 중복 백업 안전 장비에 더 많은 비용을 들일 필요가 크게 없어집니다.

세계 원자력 협회에 따르면 2020년 3월 기준:

  • 원자력은 저렴한 화석 연료에 직접 접근할 수 있는 경우를 제외하고는 다른 형태의 전력 생산과 비용 경쟁력이 있습니다.
  • 원자력 발전소의 연료 비용은 총 발전 비용에서 차지하는 비중이 미미하지만, 자본 비용은 석탄 화력 발전소의 자본 비용보다 크고 가스 화력 발전소의 자본 비용보다 훨씬 큽니다.
  • 원자력 발전(석탄 및 가스 화력 발전뿐만 아니라)에 대한 시스템 비용은 간헐적 재생 에너지보다 매우 낮습니다.
  • 단기 가격 신호에 의해 주도되는 규제 완화 시장에 대한 장기적이고 높은 자본 투자에 대한 인센티브를 제공하는 것은 다양하고 신뢰할 수 있는 전력 공급 시스템을 확보하는 데 어려움을 나타냅니다.
  • 원자력 발전의 경제성을 평가할 때 폐로 및 폐기물 처리 비용이 충분히 고려됩니다.
  • 원전 건설은 비용과 납품 문제가 과소평가되는 경향이 있는 전 세계 대형 인프라 프로젝트의 전형입니다.[41]

러시아 국영 원자력 회사인 Rosatom은 전 세계에 원자력 발전소를 건설하는 국제 원자력 시장에서 가장 큰 기업입니다.[42] 2022년 2월 러시아의 우크라이나 전면 침공 이후 러시아 석유와 가스가 국제 제재 대상이었던 반면, 로사톰은 제재 대상이 아니었습니다.[42] 그러나, 특히 유럽의 일부 국가들은 로사톰이 건설하기로 예정된 원자력 발전소를 축소하거나 취소했습니다.[42]

안전 및 보안

2014년 세계 에너지 생산이 단일 공급원을 통해 충족되었다면 에너지 생산으로 인해 발생했을 세계 사망자 수를 가정합니다.

현대의 원자로 설계는 1세대 원자로 이후 수많은 안전 개선이 이루어졌습니다. 원자력 발전소는 우라늄 원자로에 사용되는 연료가 충분히 농축되지 않기 때문에 핵무기처럼 폭발할 수 없으며, 핵무기는 연료를 초임계 상태가 될 수 있을 정도로 작은 부피로 강제할 수 있는 정밀 폭발물을 필요로 합니다. 대부분의 원자로는 사고나 자연재해를 통해 몇 차례 발생하여 방사선을 방출하고 주변 지역을 사람이 살 수 없게 만든 노심 용융을 방지하기 위해 지속적인 온도 제어가 필요합니다. 핵물질의 도난과 적의 군용기나 미사일의 공격으로부터 발전소를 방어해야 합니다.[43]

지금까지 가장 심각한 사고는 1979년 스리마일섬 사고, 1986년 체르노빌 사고, 2011년 후쿠시마 제1원전 사고로 2세대 원자로 가동 초기에 해당합니다.

사회학 교수 찰스 페로우는 사회의 복잡하고 긴밀하게 결합된 원자로 시스템에 여러 가지 예상치 못한 실패가 내장되어 있다고 말합니다. 이러한 사고는 피할 수 없는 것으로 주위에서 설계할 수 없습니다.[44] MIT의 한 학제간 연구팀은 2005년부터 2055년까지 원자력 발전의 성장이 예상된다는 점을 감안할 때, 그 기간 동안 최소한 4건의 심각한 원자력 사고가 예상될 것이라고 추정했습니다.[45] MIT 연구는 1970년 이후의 안전성 향상을 고려하지 않습니다.[46][47]

규제 및 감독

원자력은 원자력 분야의 제3자 책임에 관한 파리협약, 브뤼셀 보충협약, 원자력손해에 관한 민사책임에 관한 비엔나협약 등에 따라 사고책임을 제한하거나 구조화하는 보험의 틀에서 작동합니다.[48] 그러나 미국, 러시아, 중국, 일본을 포함한 세계 원자력 발전소의 다수를 보유한 국가들은 국제 원자력 책임 협약의 당사국이 아닙니다.

미국
미국에서는 원자력 또는 방사선 사고에 대한 보험이 가격-앤더슨 원자력 산업 배상법에 의해 (2025년까지 허가된 시설에 대해) 보장됩니다.
영국
1965년 원자력 설치법을 통한 영국의 에너지 정책에 따라 책임은 영국 원자력 면허소지자가 책임을 지는 원자력 피해에 대해 규율됩니다. 이 법은 사고 발생 후 10년 동안 책임 사업자가 1억 5천만 파운드 한도로 손해배상을 하도록 규정하고 있습니다. 그 후 10년에서 30년 사이에 정부는 이 의무를 이행합니다. 정부는 또한 국제협약(원자력 분야 제3자 책임에 관한 파리협약 및 파리협약에 보충적인 브뤼셀협약)에 따라 추가적인 제한된 국경 간 책임(약 3억 파운드)을 부담합니다.[49]

논란

1986년 4월 26일 체르노빌 원자력 발전소에서 발생한 원자력 사고로 우크라이나의 도시 프리피야트가 포기했습니다.

핵분열 원자로의 배치와 사용에 대한 원자력 논쟁은 1970년대와 1980년대에 최고조에 달했는데, 이 때 일부 국가에서는 "기술 논쟁 역사상 전례가 없는 강도에 도달"했습니다.[50]

지지자들은 원자력이 수입 연료에 대한 의존도를 대체할 경우 탄소 배출을 줄이고 에너지 안보를 높일 수 있는 지속 가능한 에너지원이라고 주장합니다.[51][full citation needed] 지지자들은 화석 연료의 주요한 실행 가능한 대안과는 대조적으로 원자력이 사실상 대기 오염을 일으키지 않는다는 개념을 발전시킵니다. 지지자들은 또한 원자력이 대부분의 서방 국가들이 에너지 독립을 달성할 수 있는 유일한 실행 가능한 과정이라고 믿고 있습니다. 새로운 원자로에서 최신 기술을 사용함으로써 폐기물을 저장할 위험이 적고 더 줄일 수 있으며, 다른 주요 종류의 발전소와 비교했을 때 서구 세계의 운영 안전 기록이 우수하다고 강조합니다.[52][full citation needed]

반대론자들은 원자력이 사람들과 환경에 많은 위협을 가하고 있으며,[who?][weasel words] 비용이 이익을 정당화하지 못한다고 말합니다. 위협에는 우라늄 채굴, 가공 및 운송, 핵무기 확산 또는 파괴 위험, 방사성 핵폐기물 문제 등으로 인한 건강 위험과 환경 피해가 포함됩니다.[53][54][55] 또 다른 환경 문제는 뜨거운 물을 바다로 배출하는 것입니다. 뜨거운 물은 해양 동식물의 환경 조건을 수정합니다. 그들은 또한 원자로 자체가 많은 것들이 잘못될 수도 있고 잘못될 수도 있는 엄청나게 복잡한 기계이며, 많은 심각한 원자력 사고가 있었다고 주장합니다.[56][57] 비평가들은 봉쇄 절차와 저장 방법이 빠르게 발전했음에도 불구하고 [58]새로운 기술을 통해 이러한 위험을 줄일 수 있다고 생각하지 않습니다.

반대론자들은 우라늄 채굴에서 핵 폐기에 이르기까지 핵연료 사슬의 모든 에너지 집약적인 단계를 고려할 때, 원자력 시설에 의해 전력이 공급되는 정제 및 장기 저장 가능성에도 불구하고 원자력은 저탄소 전력원이 아니라고 주장합니다.[59][60][61] 우라늄 광산이 없는 국가들은 기존 원자력 기술로는 에너지 자립을 이룰 수 없습니다. 실제 공사비는 추정치를 초과하는 경우가 많고, 사용 후 연료 관리비는 정의하기 어렵습니다.[citation needed]

UAE는 2020년 8월 1일 아랍 지역 최초의 원자력 발전소를 가동했습니다. 아부다비의 알다프라 지역에 있는 바라카 공장의 1호기는 발사 첫날부터 열을 발생시키기 시작했고, 나머지 3호기는 건설 중입니다. 그러나 핵 컨설팅 그룹의 폴 도프만 대표는 이 발전소에 대한 걸프 국가의 투자가 "변동성이 큰 걸프 지역을 더욱 불안정하게 만들고 환경을 손상시키며 핵 확산 가능성을 높이는" 위험"이라고 경고했습니다.[62]

환경영향

주요 기사: 원자력발전이 환경에 미치는 영향

원자력 발전소는 가동 중에 온실가스를 발생시키지 않습니다. 오래된 원전은 2세대 원자로를 사용하는 것과 마찬가지로 원전의 전체 수명 주기 동안 평균 약 11g/kWh의 거의 같은 양의 이산화탄소를 생산하는데, 이는 풍력에 의해 생산되는 전력으로 태양의 1/3, 천연가스의 1/45, 석탄의 1/75에 해당합니다.[63] HPR1000과 같은 새로운 모델은 1.31g/kWh에 II세대 원자로를 사용하는 발전소의 1/8만큼 적은 전체 운영 수명 동안 훨씬 적은 이산화탄소를 발생시킵니다.[64]

그러나 원자력 발전소에는 방사성 폐기물, 이온화 방사선 및 폐열과 같은 다른 환경 영향이 있습니다. 대규모 원자력 발전소는 폐열을 자연 수역으로 방출하여 수역 생물에 영향을 미칠 수 있습니다.[65] 우라늄이나 토륨을 포함한 핵연료 채굴은 채굴장 인근 환경에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.[66] 현재 원전의 핵폐기물을 깊은 매장에 처리하는 방법은 일반적으로 안전하다고 여겨지지만, 핵폐기물을 운반하는 과정에서 발생하는 사고는 여전히 핵오염물질의 누출로 이어질 수 있습니다.[67]

초르노빌이나 후쿠시마와 같은 대규모 원전 사고는 대량의 방사성 물질을 자연으로 방출하여 생물과 사람에게 해를 끼칩니다.[68][69] 개선된 규제 및 운영 교육, 사고 현장의 심층 매몰 또는 기타 방사능 오염 물질 처리를 통해 지표 생물에 대한 방사능을 줄이고 영구적인 배제 구역을 만드는 것 등이 해결책입니다.[70]

미래의 발전

진행중인 프로젝트

2024년 3월 기준으로 전 세계적으로 약 60기의 발전소용 원자로가 건설되고 있으며, 총 용량은 64GW이며[71], 계획 단계에 110기가 추가로 건설됩니다. 건설 중이거나 계획 중인 이 원자로의 대부분은 아시아에 있습니다. 최근 몇 년 동안, 새로운 원자로의 시운전은 오래된 원자로의 폐로에 의해 대략 상쇄되었습니다. 지난 20년 동안 100개의 원자로가 가동을 시작한 동안 107개가 은퇴했습니다.[72]

차세대 원자력 발전소

주요 기사: Ⅳ세대 원자로

국제 연합은 6세대 IV 원자로 기술에 대한 연구 개발을 진행하고 있습니다. 미국 에너지부가 2000년에 시작하여 2001년에 공식적으로 설립한 Generation IV International Forum(GIF)은 원자력 에너지가 미래 에너지 수요에 중요하거나 중요한 13개국의 협력 플랫폼입니다. 아르헨티나, 브라질, 캐나다, 프랑스, 일본, 한국, 남아프리카공화국, 영국, 미국 등의 창립 회원국과 스위스, 중국, 러시아, 호주, 유럽연합 등의 신생 회원국이 포함된 이 단체는 원자로를 건설하기보다는 연구와 개발에 대한 통찰력을 공유하는 데 초점을 맞추고 있습니다. 이러한 차세대 원자력 기술에 대한 다국적 규제 표준을 설정하는 것을 목표로 합니다.[23][73]

2002년 GIF는 원자력의 미래를 나타내는 약 100개의 개념을 2년간 검토한 끝에 6개의 원자로 기술을 선정했습니다. 이 6개의 설계 중 3개는 고속 중성자 원자로로 모두 현재 모델보다 높은 온도에서 작동합니다. 이 원자로는 보다 지속 가능하고 경제적이며 안전하고 신뢰할 수 있도록 설계되었으며 핵 확산에도 견딜 수 있습니다. 네 가지 디자인은 디자인 측면에서 철저하게 테스트되어 2030년 이전에 추가 연구와 잠재적인 상업 운영을 위한 기반을 제공합니다.

세계 최초이자 유일하게 4세대 원자로를 상업적으로 사용한 원전은 시다오만 원전입니다. 원자로는 고온 가스냉각식 원자로로 2014년 9월 21일 건설공정을 [74]시작하여 2021년 12월 20일 발전을 [75]시작하여 2023년 12월 12일 상업운전에 투입되었습니다.[76]

핵융합 발전소

주요 기사: 핵융합력

원자력 발전소의 또 다른 발전 방향은 핵융합입니다. 핵융합 및 플라즈마 물리학 연구는 50개 이상의 국가가 이 분야에 기여하고 최근 핵융합 실험에서 사상 최초의 과학적 에너지 증가를 달성하는 등 상당한 발전을 이루었습니다. 스텔라레이터, 토카막과 같은 자석 기반 기계와 레이저, 선형 장치, 첨단 연료 접근법 등 다양한 설계와 방법이 연구되고 있습니다. 융합 에너지의 성공적인 배치를 위한 일정은 글로벌 협력, 산업 발전 속도에 달려 있습니다. 그리고 이 미래의 에너지원을 지원하기 위해 필요한 원자력 인프라의 구축.[77]

2020년 프랑스에서 최대 규모의 국제 핵융합 시설인 ITER의 조립이 시작되어 핵융합 에너지의 실행 가능성을 입증하는 중요한 단계를 맞이했습니다. 이번 10년 후반에 실험이 시작될 예정이고 2036년에 전력 실험이 예정되어 있는 가운데, ITER는 2050년까지 운영될 수 있을 것으로 전문가들이 믿고 있는 데모 발전소의 길을 여는 것을 목표로 하고 있습니다. 이와 함께 민간 벤처들은 수십 년에 걸친 공적 자금을 투입한 연구를 활용해 융합 기술을 발전시키고 있으며, 21세기 중반 이전에도 상업적 융합력이 현실화될 수 있음을 시사하고 있습니다.[77] ITER 프로젝트와 관련된 많은 국가들도 자체적으로 핵융합로와 발전소 모델을 개발하고 있습니다. 중국에서 연구원들은 2050년까지 상업적으로 실용적인 핵융합 발전소를 건설하는 것을 목표로 중국 핵융합 공학 시험 원자로 (CFETR)라고 불리는 새로운 원자로를 개발하고 있습니다.

참고 항목

각주

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외부 링크

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