210416 [알기 쉬운 원자력 에너지 이야기] Week2 원자력 에너지 활용 역사에 대한 강좌

■ 1차시 맨해튼 프로젝트

 

ㅇ 엔리코 페르미 & 레오 질라드 박사

- 시카도 대학 운동장 밑에서 Chicago Pile-1실험을 성공

 

ㅇ 맨해튼 프로젝트에서 파생된 국립연구소

- 아르곤 내셔널 랩

- 오크리지 내셔널 랩

- 아이다호 내셔널 랩

 

ㅇ 우라늄 235, 238

- 우라늄 235 : 자연계중 0.7%

- 우라늄 238 : 자연계중 99.3%

 

ㅇ 농축

- 핵폭탄을 만들기 위해선 우라늄 235를 고농축화 해야함

- 비용, 기술적인 측면에서 농축이 쉽지 않음

 

ㅇ 플루토늄

- 우라늄 238을 플루토늄으로 바꿈

- 흑연을 이용해 감속된 중성자를 이용

- 나가사키 Fat Man 폭탄도 플루토늄

- twenty site에서 터진 최초의 핵폭탄도 플루토늄

 

ㅇ Little boy

- 히로시마에 투척한 우라늄탄

- 긴관을 통해서 우라늄 두개가 만나서 폭발

 

ㅇ Fat Man

- 여러 플루토늄을 원형으로 배치하고 가운데로 응축하여 폭발

 

ㅇ 임계질량

- 중성자가 생성되는 양과 사라지는 양이 같아지는 시점

- 핵폭탄 제작에 필요한 우라늄과 플로토늄의 정량을 알기 위해서 임계질량을 알아야함

- 우라늄 235는 50kg이상, 플루토늄은 소량으로 핵폭탄을 만들 수 있음

 

ㅇ 폭탄에 사용된 우라늄,플루토늄의 양

- 히로시마(TNT 14000톤)에 사용된 우라늄 51g, 반응한 양은 750g

나가사키(TNT 210000톤)에 사용된 플루토늄은 52g, 반응한 양은 1kg

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■ 2차시 원자력 추진

ㅇ EBR-1 (Experimental Breeder Reactor)

- 최초의 원자력 에너지를 이용한 발전

- 나트륨을 녹여서(소듐) 냉각제로 사용

- 이 발전을 계기로 Atoms for Peace 선언

 

ㅇ원자력 기술의 이동

- 원자폭탄 → 원자력 추진(잠수함, 항공모함) → 원자력 발전순

 

ㅇ 하이만 릭오버

- 해군장교

- 원자력 추진 잠수함, 항공모함, 순양함, 구축함 등을 개발 지휘

- 원자력 추진 잠수함 개발에서 나트륨 냉각제와 물 냉각제 두가지 방식을 동시에 진행 테스트

- 각각의 방식을 웨스팅하우스(물)와 GE(나트륨)에 개발 의뢰

- 최초의 핵잠수함 노틸러스호 개발 (웨스팅하우스, 가압경수로 방식)

※ 가압경수로 : 고온/고압의 물을 이용하여 저온/저압을 물을 끓여 발전하는 원자로

 

ㅇ 원자력 추진의 개념

- 원자로에서 발생한 열을 이용해 물을 끓인 뒤 기계식 또는 전기식으로 프로펠러를 구동하여 동력제공

- 5 ~ 20년간 연료사용가능

- 장점 : 중성자와 우라늄 사이의 반응이기에 산소가 필요없어서 잠수함 구축에 유리

- 단점 : 개발비용이 높고, 운용하기 위해 고급인력 필요

 

ㅇ 원자력 상선

- 사바나호 : 최초의 원자력 상선

- 오토한 : 화물적제선

 

ㅇ 원자력 상선 현황

- 상선쪽에서는 원자력기술이 별로 성공적이지 못함.

- 러시아에서 쇄빙선으로 활발히 사용중

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■ 3차시 원자력 발전의 시작

▶ 1세대 발전소

 

ㅇ 중앙발전의 필요성

- 에디슨은 전구보급을 위해 중앙발전을 제시

- 뉴욕 맨해튼에서 최초의 중앙 집중식 발전 시작

 

ㅇ 미국의 Shippingport 발전소

- 미국 웨스팅하우스가 설계, 가압경수로 방식

 

ㅇ 영국의 Magnox 발전소

- 천연우라늄

- 흑연감속제

- 이산화탄소로 냉각

- 플루토늄 생산도 병행

 

ㅇ 미국의 FERMI-1 발전소

- 최초로 원자력 전기를 생산한 EBR-1과 동일한 방식

- 나트륨으로 냉각

- 감속제 사용하지 않음 (고속 중성자로)

- 핵분열의 중성자가 매우 빨라 핵연료물질과 반응도 떨어짐

- But, 우라늄238을 다른 핵연료 물질로 바꿀 수 있다는 장점

 

ㅇ 드레스덴 발전소

- GE의 BWR(비등형 경수로) 방식

가. 웨스팅하우스는 간접적으로 물을 끓임

나. GE는 원자로안에서 직접 물을 끓임