Boiled Water Reactor (BWR)
沸騰水形 原子爐
비등수형 원자로
개요[편집 | 원본 편집]
원자로의 한 종류로, 핵연료에서 발생한 열을 직접 냉각수에 전달시켜 수증기를 만들어 기력을 만들어내는 원자로이다. 그 기력을 터빈에 연결시키면 원자력 발전소가 된다.
비등수형 원자로가 가압수형보다도 개발이 늦었음에도 설계가 가압수형 원자로에 비해서 단순하며, 구조상으로 더 문제점이 많다고 지적받는다. 그래서 문제점이 많기 때문에 대부분의 나라는 가압수형 원자로를 쓰는 상태. 그러나 일본의 도쿄 전력은 비등수형 원자로가 경제성이 있다면서 이 형태의 원자로를 고집하였다가, 결국 후쿠시마 원자력 발전소 사고를 일으킨다.
노형[편집 | 원본 편집]
가압수형 원자로가 다양한 기업에서 개발한 노형이 존재하는 반면에 비등수형 원자로는 제너럴 일레트릭이 개발한 모델 밖에 없다.
- BWR-I : 최초의 비등수형 원자로 노형으로, 가압수형 원자로와 동일하게 1차·2차 냉각 계통이 분리되어 있다.
- BWR-II : BWR-I의 개선형으로, 시설을 간소화 하여 냉각 계통을 일원화했다. 후쿠시마 원전을 포함해 대부분의 비등수형 경수로는 이 노형을 채택하고 있다.
성질[편집 | 원본 편집]
일반적으로 부르는 비등수형 원자로는 경수로(BWR-II)로, 감속재 및 냉각재로 모두 일반적인 물, 즉 1H가 포함된 경수를 쓴다. 위의 이미지에서도 알 수 있지만 원자로 노심-터빈 계통이 하나의 고리로 묶여 있다. 즉, 감속재 그 자체를 기화시켜 기력을 만들어내는 구조다. 대략 7.5 MPa의 압력을 걸어 300도 정도의 온도에서 기화되는 것이 보통.
계통이 단일화되어 있어, 열효율이 좋으며 설계가 간편하고 비용이 싸게 먹힌다. 그러나 단일 계통이라는 말은 그 계통에 물이 손실된다면 바로 위험에 노출될 수 있다는 뜻도 된다. 특히, 원자로 내에서 직접 증기가 발생한다는 것은, 증기가 액화되지 않는다면 바로 연료가 공기 중에 노출되어 노심용융의 가능성이 높아진다는 뜻도 된다. 또한 증기의 양에 따라서 감속 효과가 달라지므로 제어가 비교적 어렵다는 단점이 있다. 이 때문에 별도의 압력 조절을 위한 장치와 밸브가 필요하다는 것이 단점이다. 또한 직접적으로 연료봉에 닿은 물은 방사능 오염이 심각한 수준에 이르기 때문에 재활용되기 어렵다.
애초에 허술한 디자인 특성상, 방사능 유출의 가능성을 생각하고 디자인을 하기 때문에 원자로를 둘러싼 차폐용기 바깥에 제어실 등을 넣고 두꺼운(대략 2 m) 강철 등으로 한 번 더 차폐를 시킨다(일본에서는 이를 격납용기라고 불렀다). 핵연료 교체시 격납용기 내에서 작업이 완료되는 PWR과 달리 격납용기에서 바로 외부로 빼기 때문에 가압수형에 비해서 훨씬 더 각별히 조심하지 않으면 방사능 유출 우려가 있다는 문제점이 있다.
제어봉의 삽입이 하단부에서 이루어져야 하기 때문에 원자로의 하부에 파이프를 달아야하고, 누출을 막기 위한 장치가 필요해진다. 또한 제어봉이 하단에 달려있다는 것은 제대로 고정되지 않으면 문제가 될 여지를 남길 수 있는 부분이며, 특히 지진 등의 사태에는 긴급 정지가 늦어지게 되는 원인이 되기도 한다.
또한 노심용융이 발생하면 제어봉을 넣는 하부 파이프가 녹으면서 빠져나올 가능성이 있는 결함이 있으며, 격납용기 안에서 방사능이 뿜어져 나오면서 외부 누출 가능성을 남겨두므로, 구조상 문제점이 많기 때문에 현재는 이러한 디자인은 사용되지 않는다. 게다가 격납용기 자체도 어딘가 구멍이 뚫리면 이런 대책이 아무 소용이 없어지니 말이다. 하필이면 이런 단점들이 시너지 효과를 낸 것이 후쿠시마 원자력 발전소 사고로, 비등수형 원자로 특성 때문에 사고가 훨씬 더 커지는 원인이 되었다.
같이 보기[편집 | 원본 편집]
- 가압수형 원자로 - 훨씬 더 안정적이고 현재 세계 각국에서 일반적으로 쓰이는 원자로 형태이다.