한국 원전 23기 형태·원리는? 월성 1∼4호 캐나다 중수로 나머지 19기는 경수로 설계

국내 원전 23기 중 설계수명이 30년인 것은 월성 1~4호기와 고리 1호기다. 나머지 경수로는 40년이고, 최근 지어진 신고리 3~4호기와 신울진 1~2호기는 60년이다.

국내는 월성 1~4호기를 제외하면 모두 경수로다. 중수로는 캐나다에서 개발했다. 중수를 냉각재로 사용하며 천연우라늄을 원료로 쓴다. 중수로 원료는 빙하인데, 캐나다 북쪽에는 수만 년 동안 쌓인 눈이 얼어 생긴 빙하가 무한정 널려 있다. 중수와 천연우라늄을 결합시키면 우라늄을 농축하지 않아도 핵분열이 가능하다. 압력관안에 천연우라늄을 가공해서 만든 핵연료와 중수를 집어넣어 핵분열을 시켜 발전기를 돌리는 방식이다. 압력관 수백 개를 합쳐놓은 덩어리를 칼란드리아(Calandria)라고 했고, 이 집합체를 중수로 혹은 '캔두(CANDU)타입'이라고 부르게 됐다. 중수로 압력관 수백 개에서는 수시로 사용 후 핵연료가 나오기 때문에 국제원자력기구는 한꺼번에 나오는 경수로보다 중수로에 신경을 곤두세운다.

경수로는 핵분열 연쇄반응에서 발생한 열을 이용해 물을 끓이고 그 물에서 발생한 증기로 터빈과 발전기를 돌려 전기를 얻는 방식이다. 여기서 핵연료는 중성자를 흡수했을 때 터지는 우라늄 235(238은 무반응)의 비율을 3~5%로 끌어올린 것이다. 우라늄 235에서 나온 수많은 중성자는 자신을 맞춘 중성자와 함께 돌아다니면서 다른 235를 때려 연쇄적으로 핵분열 연쇄반응을 일으킨다. 핵분열 속도가 빨라져 원자로 출력이 높아지는 것을 막기 위해 중성자를 흡수하는 제어봉(흑연)을 원자로에 넣어 핵반응 속도를 조절한다. 후쿠시마 원전사고도 제어봉이 녹아내리면서 발생했다.

특별취재팀