원자력 발전소 원리? 우라늄 235

원자력 발전소 원리?

무거운 원자핵이 분열하게 되면 큰 에너지를 발생시키는데 이 에너지를 이용한 것이 원자력 발전소이다.

원자력 발전소 원료로 이용되는 것이 우라늄 235이다. 자연계에 존재하는 우라늄 원소의 동위원소는 3가지가 있는데 질량수가 235인 것을 우라늄 235라 한다. 우라늄 235는 중성자 1개가 원자핵에 들어가면 둘로 분열하는 성질이 있는데 분열하면서 막대한 에너지가 발생한다. 우라늄 235가 분열하면 원래 질량의 0.1%가 없어지는데 이 질량이 에너지로 변환되는 것이다. 

 

우라늄 235에 중성자가 들어와 분열하게 되면 2개의 원자핵이 생기게 된다. 분열하게 될 때 평균적으로 2.5개의 중성자가 방출된다. 이 중성자가 다시 또 다른 우라늄 235를 분열시키게 된다. 이러한 과정을 통해 원자핵 분열이 연쇄적으로 계속되는 것이다. 원자력 발전소는 이러한 연쇄 반응이 조금씩 진행되도록 제어하면서 발전시킨다. 반면 이러한 연쇄 반응을 일시에 진행시켜 한번에 막대한 에너지가 나오게 하면 원자폭탄이 되는 것이다. 

 

우라늄 235가 분열할 때 감마선이나 중성자선이라는 방사선이 발생한다. 우라늄이 분열하면서 생긴 원자도 심하게 흩어지고 그 결과 연료 자체도 고온이 된다. 이렇게 연료인 우라늄 분열이 연쇄적으로 일어나면 생긴 에너지인 열을 써서 발전하는 것이다. 원자핵 분열 연쇄반응으로 생긴 에너지인 열을 써서 물을 끓이고 거기서 나오는 수증기로 터빈을 돌려 생성된 에너지로 발전하는 것이다. 발전기를 돌리고 난 다음의 증기는 바닷물과 같은 냉각수로 식히고 다시 사용하고 남은 물은 바닷가 등으로 흘려보낸다. 그래서 원자력 발전소가 바닷가 등과 같이 많은 물을 공급할 수 있는 곳에 건설되는 것이다. 원자력 발전으로 막대한 에너지가 나오는데 우라늄 1g이 주는 에너지는 석유  2.15톤을 태워서 얻는 에너지에 해당한다.