화력 발전과 비교한 원자력 발전의 특징

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1. 원자력 발전의 개요

1) 원자력 발전소는 화력 발전과 유사하게 연료(핵분열)로부터 발생하는 열을 이용하여 증기를 만들고 터빈을 돌리는 방식이다.
2) 차이점은, 원자로의 증기는 화력과 달리 고온·고압이 아닌 효율적인 운전을 위해 회전 속도가 일반적으로 1800 rpm으로 설계된다는 점이다.

2. 원자력 발전의 특징

(1) 시스템 구성

• 1차 계통: 핵연료로부터 발생한 열로 증기를 만드는 설비 (원자로, 가압기 등)
• 2차 계통: 증기를 터빈에 공급해 전기를 생산하는 설비 (증기발생기, 발전기 등)

(2) 화력 발전과의 비교

1) 출력 밀도

• 단위 체적당 출력이 크기 때문에 동일 출력이면 소형화 가능

2) 연료 효율

• 원자력: 포화증기 발생으로 열효율이 33~35%
• 화력: 과열증기 발생으로 열효율이 38~40%

3) 증기 조건 비교

4) 연료 수송 및 저장 공간

• 원자력: 우라늄 1g은 석탄 3t의 에너지, 수송·저장 문제 거의 없음
• 화력: 수송·저장에 큰 부담

5) 연료 사용 후 처리

• 원자력: 사용 후 연료는 새로운 연료(⁹⁴U²³⁹, ⁹⁴Pu²³⁹)로 재활용 가능
• 화력: 사용 후 연료는 회(灰)로 처리됨

6) 환경오염

• 원자력: 대기, 수질, 토양 오염이 거의 없음
• 화력: SOₓ, NOₓ, CO₂ 등 다양한 배기가스로 인한 환경오염 우려

7) 방사능 대책

• 방사능 유출 방지를 위한 다중 방호벽 및 제어장치
• 원자로 격납건물에 의해 방사능 누출 방지

3. 관련 설계 사례: APR-1400

• 3중 방호벽 구조와 정전 시 자동 안전 작동 시스템 등을 갖춘 고안전성 설계 모델

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