모든 물질을 구성하는 원자. 원자는 양자와 중성자로 되어있는 원자핵과 그 주위를 돌고 있는 전자로 구성되어 있습니다. 우라늄과 같이 무거운 원자핵이 중성자를 흡수하면 원자핵이 쪼개지는데, 이를 핵분열이라고 합니다.
원자핵이 분열할 땐 많은 에너지와 함께 2~3개의 중성자가 나옵니다. 그 중성자가 다른 원자핵과 부딪치면 또다시 핵분열이 일어나고, 이런식으로 계속해서 핵분열이 이어지는 것을 핵분열 연쇄반응이라고 합니다.
그리고 이과정에서 생기는 막대한 에너지가 바로 원자력입니다. 우라늄 1그램이 전부 핵분열할때 나오는 에너지는 석유9드럼, 석탄3톤을 태울때 나오는 에너지와 맞먹는양입니다.
원자로는 우라늄 연료가 핵분열을 일으키는 곳으로, 원자력발전의 심장이라고 할 수 있습니다. 보통 25cm의 두꺼운 강철로 만들어졌으며, 핵분열의 연쇄반응 속도를 조절하고 필요한 만큼의 에너지를 안전하게 뽑아 쓸 수 있게 하는일을 합니다.
이 원자로 안에는 핵분열을 일으키는 연료와 핵분열 연쇄반응을 도와주는 감속재(물이나 흑연), 열을 전달하는 냉각재, 연쇄반응속도를 조절하는 제어봉등이 들어있습니다.
<핵분열 에너지>
핵분열로 에너지를 얻을 수 있는 것은 아인슈타인의 상대성이론을 기초로 하고 있습니다. 즉 '에너지 질량 등가법칙(E =mc2)'으로 핵분열 전후에 발생한 원자핵의 무게 차이(질량결손)만큼 에너지가 발생한다는 원리입니다.
(E =에너지, m=물체의정지질량, c=빛의속도)
감속재는 핵분열에 의해 생성되는 고속중성자의 속도를 낮추어주는 역할을 하며, 원자로의 종류에 따라 물, 흑연 등이 쓰입니다.
그리고 원자로에서 핵분열 연쇄반응을 일정하게 지속시키기 위해서는 핵분열을 일으키는 중성자의 수를 적절히 조절해야되는데, 이때 사용하는것이 흡수물질로 만들어진 제어봉입니다.
우리나라 원자력발전소에는 가압경수로와 가압중수로, 두 종류의 원자로가 있습니다.
가압경수로는 우라늄 235가 2~5% 들어있는 저농축연료를 사용하며, 냉각재와 감속재로 물(경수)을 사용합니다. 원자로 계통을 약 150기압으로 가압함으로써 원자로 내에서 물이 끓지 못하도록 하며, 고온으로 가열된 물은 증기발생기 내에서 열교환을 통해 급수를 증기로 만듭니다.
열교환을 거친물은 다시 원자로 내로 순환되어 가열된후 증기발생기 내의 튜브를 통과하는 과정을 반복합니다. 가압중수로는

 

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