화석 연료에서 벗어나 깨끗하고 재생 가능한 형태의 에너지로 대체하는 방법에 대해 전 세계적으로 많은 논쟁이 있습니다. 일반 사람들은 태양광과 풍력 대안이 존재하는 유일한 형태의 청정 에너지라고 생각하는 경향이 있습니다. 원자력이 청정에너지로 간주될 수 있다는 사실을 알면 대부분의 사람들이 놀랄 것입니다. 원자력은 이미 도시에 전력을 공급하고 군용 잠수함을 계속 운영하는 데 널리 사용되고 있습니다. 사람들은 “핵”이라는 단어를 들으면 즉시 “오펜하이머”나 체르노빌 붕괴를 생각할 수 있습니다. 무기는 원자력의 응용 중 하나일 뿐이며, 원자력 기술(및 안전성)은 1986년 이후 크게 향상되었습니다.
아니요, 원자력은 유한한 자원을 사용하여 열을 발생시키기 때문에 풍력이나 태양광처럼 재생 가능한 에너지원은 아니지만, 핵분열을 생성하는 데 필요한 연료의 양은 석탄이나 가스 발전소에서 동일한 양의 전력을 생성하는 데 필요한 양의 극히 일부에 불과합니다. 스웨덴은 최근 원자력에 대한 입장을 바꾸어 더 많은 재생 가능 에너지원이 가동되고 신뢰할 수 있을 때까지 전환 단계를 돕기 위한 신뢰할 수 있는 보충제로 원자력을 사용했습니다.
2022년 국제에너지기구(IEA)는 “원자력은 에너지 부문이 줄어들지 않는 화석연료에서 벗어나는 여정을 더 빠르고 안전하게 만드는 데 도움이 될 수 있다”고 밝혔다. 원자력은 다양한 국가가 2050년까지 탄소 순배출 제로 달성이라는 목표를 달성하는 데 도움이 될 가능성이 높습니다.
원자력발전소는 독소를 배출하지 않는다
원자력 발전소는 핵분열이라는 작은 과정에 의존합니다. “융합”이 두 가지 이상의 것을 결합하는 것이라면 “분열”은 그것들을 분리하는 것입니다. 핵분열은 특히 플루토늄이나 우라늄과 같은 무거운 원소의 원자를 쪼개는 과정으로, 수십만 개의 작은 폭발이 일어나는 연쇄 반응을 일으킵니다. 모든 것은 원자 하나를 충돌시키기 위해 보내진 하나의 입자로 시작됩니다. 그 충돌은 원자를 두 개의 작은 원자로 나누고, 결과적으로 헤아릴 수 없는 양의 중성자를 방출합니다. 그 중성자는 다른 원자와 충돌하고 이를 반복적으로 반복합니다. 걱정하지 마십시오. 이러한 작은 폭발은 야외나 심지어 원자력 발전소의 대형 굴뚝에서도 발생하지 않습니다.
원자, 원자가 생성하는 연쇄 반응 및 생성되는 열은 모두 연료봉에 포함되어 있습니다. 그들은 증기를 생성하기 위해 물 속에 잠겨 있으며, 그 증기는 이후 터빈으로 향하는 파이프를 통해 밀려납니다. 증기는 터빈을 밀어서 회전시키고 운동 에너지를 생성합니다. 그런 다음 터빈은 운동 에너지를 연결된 발전기로 전달하고, 이를 사용하여 전기를 생성합니다.
냉수를 포함하는 별도의 수원은 터빈 아래 응축기를 통과하는 파이프를 통해 물을 순환시킵니다. 이렇게 하면 증기가 다시 물로 바뀌고 연료봉 쪽으로 다시 보내지며, 연료봉에서 다시 가열되어 과정이 다시 시작됩니다. 한편, 터빈에서 열을 흡수한 후 응축기 파이프의 물은 냉각탑으로 전달되어 대기 중으로 방출됩니다. 이는 굴뚝에서 나오는 증기입니다.
원자력 발전에는 큰 이점이 있습니다
원자력은 온실가스를 거의 배출하지 않기 때문에 탄소 배출을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 2020년 미국만 해도 4억 7100만 톤 이상의 이산화탄소 발생을 피할 수 있었던 것은 원자력 덕분이었다. 에너지부는 이를 “도로에서 1억 대의 자동차를 없애는 것과 맞먹고 다른 모든 청정 에너지원을 합친 것보다 많은 양”이라고 비교합니다.
예, 태양광 발전과 풍력 에너지는 배출이 전혀 없고 필요한 자원이 거의 항상 존재하기 때문에 틀림없이 더 이상적인 발전기입니다. 그러나 흐린 날이면 지붕에 태양광 패널을 설치해도 해가 다시 뜰 때까지는 별 효과가 없습니다. 반면에 원자력 에너지는 비나 빛을 생산할 것입니다. 현대 기술 덕분에 수명이 80년인 발전소가 있습니다. 이는 핵 항공모함보다 30년 더 긴 것입니다. 더 중요한 것은 대부분의 석탄 및 휘발유 발전소보다 유통기한이 훨씬 길다는 것입니다.
원자력 발전소는 생산할 수 있는 전력량에 비해 다른 청정 발전소만큼 많은 부지를 필요로 하지 않습니다. 원자력 에너지 연구소(NEI)는 원자력 발전소와 동일한 전력 생산 용량을 갖춘 풍력 발전소가 동일한 속도로 전기를 생산하려면 “최대 360배의 토지 면적”이 필요하다고 보고합니다. 약 1,000메가와트의 전력을 생산하는 이 정도 규모의 원자력 발전소는 “1평방 마일이 조금 넘는” 규모에 불과합니다. 더욱이, 우라늄 알갱이는 믿을 수 없을 만큼 밀도가 높으며, 사용했을 때 공간을 전혀 차지하지 않습니다. 지난 60년 동안 미국에서 배출된 모든 핵폐기물은 축구장 하나 크기에 해당합니다.
원자력에는 단점도 있다
불행하게도 회의론자들이 말하는 원자력이 해롭다는 말에는 어느 정도 진실이 있습니다. 발전소가 체르노빌 수준의 용해를 일으키지 않는 한, 발전소는 작동하는 동안 완벽하게 안전합니다. 문제가 되는 연료원이 부족합니다. 원자로에서 사용후핵연료를 처리하는 것은 원자로 안에 머물 수도 없고, 야외에 방치될 수도 없기 때문에 쉬운 일이 아니다. 핵노심은 환경과 사람에게 해로운 방사성 붕괴로 인해 계속해서 열을 발생시킵니다. 미국 회계감사원(GAO)은 고준위 폐기물, 초우라늄 폐기물, 저준위 폐기물의 세 가지 유형의 핵 폐기물을 나열하고 있으며 각각의 독성 수준에 따라 처리 요구 사항이 다릅니다.
고준위 핵폐기물은 부패하는 데 수만 년이 걸리므로 영구 지질 처분장에 보관해야 합니다. GAO에 따르면 에너지부는 사용후 연료 처리를 담당하지만 “정책 입안자들은 2010년 이후 이 사용후 연료를 어떻게 처리할지에 대해 난관에 봉착해 왔습니다”라고 합니다. 영구 저장 장치가 부족하여 전국의 발전소에서는 추후 통지가 있을 때까지 90,000톤 이상의 사용후 연료를 저장해야 합니다. 미국 정부는 핵 폐기물을 처리하지 못한 데 대해 수십억 달러의 손해 배상금을 지불했습니다. 그렇다고 미국 전역에 폐기 장소가 전혀 없다는 것은 아닙니다.
사우스 캐롤라이나, 워싱턴, 유타, 텍사스에는 초우라늄 폐기물(희석 플루토늄 등 우라늄보다 무거운 물질로 오염된 폐기물 형태)을 위한 저준위 처분장이 있고 뉴멕시코에도 있습니다.
미국은 원자력 발전으로 인해 더 많은 돈을 벌 수 있다
우라늄 알갱이는 엄청나게 밀도가 높으며 그 안에 상당한 양의 위치 에너지가 들어 있습니다. 단지 5년 동안 지속적으로 사용하면 우라늄은 그 잠재 에너지의 극히 일부만을 소비하게 될 것입니다. 유럽과 아시아에는 연료를 사용 후 즉시 폐기하지 않고, 사용한 연료를 재활용 및 재사용하는 국가가 많습니다. 이들 국가는 사용된 우라늄을 재처리하여 재활용하고 재사용을 위한 새로운 연료로 배치할 것입니다. 재사용이 불가능한 부산물은 유리용기에 담아 평소대로 폐기합니다. 미국은 현재 다른 나라처럼 사용한 코어를 재활용하는 것을 실행하지 않고 있으며 이는 정당화할 만큼 경제적이지 않다고 믿습니다.
차세대 원자력 발전소 개발로 미국의 입장이 바뀔 수도 있다고 믿는 사람들이 있습니다. Physics Today에 따르면 최근 2022년까지 미국 에너지 장관 Jennifer Granholm은 “Biden-Harris 행정부와 DOE는 미국의 사용후핵연료에 대한 실질적인 용도 개발의 중요성을 인식하고 있습니다”라고 말했습니다.
원자력 시장에 뛰어든 주목할만한 인물 중 하나는 Microsoft의 공동 창립자이자 전 CEO인 Bill Gates입니다. 그는 와이오밍주에 물 외에 특수 냉각수를 활용하는 차세대 발전소를 건설 중인 에너지 회사인 TerraPower의 회장입니다. 2000년에 마이크로소프트를 떠난 게이츠는 더 많은 자선 활동에 집중했는데, 원자력 에너지도 그러한 노력 중 하나인 것 같습니다. 게이츠는 PBS와의 인터뷰에서 “미국에는 새로운 원자력에 대한 엄청난 추진력이 형성되고 있으며 수십 년 동안 본 것보다 훨씬 더 광범위한 원자력 기술의 잠재적 사용이 가능하다”고 말했다.
