안전한 4세대 원전. 차세대초전도핵융합연구장치. KSTAR. 핵융합원자로. 소듐냉각고속로. 초고온가스로.원자력수소

[붉은장닭]

원전 운영과 감시를 분리 원자력발전은 위험하지만 에너지를 얻기 위한 불가피한 선택이다. 일반 국민과 원자력 전문가 모두 석유, 석탄이 부족한 우리나라가 풍부한 전기를 얻기 위해서는 원저력 발전에 의존할 수 밖에 없다는 데 동의한다. 따라서 현재 원전을 대체할 미래 기술이 자리 잡기까지는 사고를 예방할 수 있는 제도와 문화가 필요하다. 전문가들은 일본 후쿠시마 원전 사고의 원인으로 원자력 산업정책과 안전정책이 분리되지 않은 일본의 제도를 꼽았다. 미국은 1974년 원자력위원회에서 안전 규제 기능을 분리해 대통령직속 원자력규제위원회(NRC)를 설립했다. 프랑스는 2006년 안전업무만 담당하는 원자력안정청(ASN)을 만들었다. 우리나라는 산업정책은 지식경제부가, 안전은 교육과학기술부가 담당하지만 별도의 독립위원회가 없다. 이에 따라 정부는 7월경 '원자력위원회'를 출범시키기로 했다. 위원회가 설립되면 한중일이 원전 안전과 관련된 공조체계를 마련해 원전 정보 공유와 대비 훈련이 필요하다. 우리나라가 일본사고로부터 비교적 안전한 것은 편서풍 때문이지만 만약 중국에서 사고가 나면 방사성 물질이 편서풍을 타고 곧바로 날아올 것이다. 원전은 시기별로 제1세대(1950-1969년대). 제2세대(1970-1980), 제3세대(1990년대 이후로 )로 구분되며, 4세대는 미래 혁신 원자로를 말한다. 초전도핵융합 핵융합 일키는 ‘KSTAR’ (한국형 핵융합 원자로 개발 프로그램) 진공용기 내부. 핵융합장치 안에서 연구원들이 기계부품들을 최종 점검중.^^* 가동 직전인 3월 31일 국가핵융합연구소. 가동 중에는 이 진공용기 안에서 핵융합이 일어난다. ‘KSTAR’는 4월1일부터 시험 가동에 들어갔다. 국내에서는 대덕연구단지 내 국가핵융합연구소(소장 이경수)가 유일하게 시험용 핵융합로인 ‘KSTAR’를 보유하고 있다. '차세대초전도핵융합연구장치(KSTAR)' 2020년 가동되는 국제핵융합실험로(ITER)에서 전력 생산에 성공하면 2040년 정도에는 우리나라에도 핵융합 발전소가 세워질 것으로 예상한다. 핵분열은 원자력이 중성자를 만나 쪼개지면서 나오는 에너지를 발전에 이용하는 방식인 반면 핵융합은 중수소와 삼중수소원자가 융합반응을 일으켜 헬륨원자를 생성하며 나오는 에너지에서 전력을 얻는 방식이다. KSTAR는 ITER에서 가장 근접한 핵융합장치로 평가 받고있다. 바닷물에 풍부한 중수소만으로 충분한 전력을 공급할 수 있는 기술을 개발하면, 10만 년이상 연료 걱정을 하지 않아도 된다고 한다. 외부 모습. 우리나라의 조달품목과 참여율 (국가핵융합연구소) 이러한 꿈의 에너지를 확보하기 위해 우리나라는 2003년부터 국제핵융합실험로(ITER) 공동개발사업에 참여하고 있다. 그 중 우리나라는 9개 핵심장치인 초전도도체， 진공용기 본체， 진공용기 포트， 열차폐체， 조립장비， 전원장치， 블랑켓 차폐블록， 삼중수소 저장 · 공급 장치， 진단장치를 담당한다. 이 중 5개는 이미 국내 산업체와 계약을 완료하고 제작 단계에 돌입했다. 이러한 ITER 장치 건설을 위해 우리나라는 1조가 넘는 예산을 투자할 예정이다. 그 댓가로 우리는 미래 에너지를 약속해 줄 핵융합발전로 건설을 위한 원천기술을 확보하게 된다. 사업 참여를 통한 부수적 효과도 크다. ITER 국제기구로부터 국내 연구소 및 산업체가 수주한 기술용역 비용이 이미 330억원이 넘었으며， 수주는 앞으로도 여러 가지 형태로 계속 증가하여 총 3000억 원이 넘을 것으로 기대된다. 국가핵융합연구소 나훈균 박사는 “한국은 분담금을 현금으로 내지 않고 KSTAR의 실험으로 입증한 초전도 자석 등의 기술을 제공하고 현지에 파견된 연구기술진의 인건비로 대체한다”고 설명했다. 나 박사는 “이 프로젝트의 목표는 열출력 500㎿ 정도의 전력을 생산해 2030~2050년께 원자력 발전을 대체하는 상용 핵융합 발전소를 건설하는 것”이라고 말했다. 이는 ITER 국제기구에 납부할 분담금을 거의 회수할 수 있는 규모로， 우리나라 전문 인력을 무료로 양성하는 효과까지 가지게 된다. 또 약 7600억 원이 투자될 예정인 ITER 우리나라 조달품목 제작은 대부분 국내산업체를 통해 이루어져 국내산업체의 기술 경쟁력 강화와 함께 일자리 창출에 기여할 것이다. 그리고 확보된 기술력은 향후 핵융합발전 실증로와 상용로 건설에 그대로 활용될 것이다. 하지만 핵융합은 기술적으로 아직 갈 길이 먼 것도 사실이다. 지금부터 상용화까지는 최소한 30년의 세월이 필요할 것으로 예상된다. 태양에서처럼 핵융합이 일어나게 하려면 우주처럼 초고진공 상태에서 초고온의 플라스마(음전하를 가진 전자와 양전하를 띤 이온으로 분리된 기체 상태)를 만들어야 한다. 이를 위해 핵융합 장치 안에 중수소와 삼중수소를 주입해 플라스마 상태로 가열한다. 온도가 오르면 핵융합 반응이 일어나면서 중성자가 튀어나온다. 이 중성자의 운동 에너지가 물을 데우는 열 에너지로 변환돼 발전 터빈을 돌리게 된다. 일본 후쿠시마(福島) 원전 사고를 계기로 원전 대체 발전 수단으로 꼽히는 핵융합 발전이 주목받고 있다. 핵융합 발전은 핵 분열 방식인 원전과 달리 방사성물질 대신 바닷물에서 뽑은 중수소와 리튬에서 나오는 삼중수소를 연료로 사용한다. 방사능 유출 우려가 없고 온실가스도 거의 발생하지 않는 그린 에너지다. 핵융합은 원료가 물이고, 고준위 폐기물이나 온실가스 배출이 없어서 무한하고 친환경적이다. 가스 상태로 주입되는 연료는 공급이 중단되면 반응이 바로 정지되기 때문에 원천적으로 안전하다. 인공태양 핵융합 발전은 태양에서 수소가 융합반응을 일으켜 헬륨이 되면서 에너지를 끊임없이 방출하는 원리를 이용한다. 이 때문에 ‘인공태양’이라고도 불린다. 핵융합에너지를 개발한다는 것은 인간이 곧 지구상에 인공태양을 만든다는 것을 의미한다. 핵융합은 수소나 헬륨처럼 가벼운 원소가 충돌해 무거운 원소로 바뀌는 반응이다. 이 과정에서 원소의 질량이 손실된 만큼 열이 나온다. 태양을 비롯한 항성도 이런 원리로 열을 내고 있다. 원자핵은 양성자와 중성자가 붙어 있는 형태이다. 일반적으로 핵융합로에서 사용하는 원료는 중성자 1개, 양성자 1개로 이루어진 중수소와 중성자 2개, 양성자 1개로 이루어진 삼중수소이다. 이 둘을 초고온으로 가열하면 서로 충돌해 헬륨(중성자 2개, 양성자 2개) 하나와 중성자 하나를 만들어 낸다. 이 때 줄어드는 질량이 아인슈타인 공식 E=mc2에 의해 엄청난 양의 에너지로 바뀐다. 핵융합은 바닷물에 있는 중수소를 연료로 쓰기 때문에 환경오염이나 자원고갈의 우려가 없다. 원자로가 우라늄이나 플루토늄의 핵을 쪼개는 연쇄반응을 일으켜 에너지를 발생시키는 데 비해, 핵융합로는 초고온 플라스마 상태에서 중수소와 삼중수소의 핵을 융합해 에너지를 만들어 낸다. 핵융합로가 제대로 가동하면 바닷물 1리터로 만들어 낼 수 있는 에너지의 량은 석유 300리터에 해당할 정도로 열효율도 뛰어나다. 문제는 이러한 과정이 1억도 이상의 플라스마 상태에서 일어난다는 데 있다. 현재 가장 많이 쓰이는 방법은 도넛 형태의 자기장 안에 플라스마를 가두는 '토카막(자기밀폐)방식'이다. 토카막 방식은 중수소와 삼중수소가 서로 충돌하는 빈도를 늘리기 위해 원자핵과 전자가 흩어져 있는 플라스마라는 상태로 변화시켜 각 원자핵이 초속 1000킬로미터의 초고속으로 비행할 수있도록 섭씨 약 1억도까지 가열한다. 플라스마 속에 흐르는 전류에 의해서 생겨난 자장이 용기를 둘러싼 코일로 만든 자장과 조합되면서 도넛용기에 따라 자력선이 형성되고 이 힘을 빌려서 플라스마를 밀폐시키는 것이다. 진공의 역할 핵융합 발전에서도 진공의 역할은 막중하다. 핵융합 장치와 입자 가속기는 그 자체가 거대한 진공이다. 핵융합 발전을 위해서는 1억℃ 이상의 높은 열을 가두어 둘 수 있는 진공용기가 필요하다. 기체에 특정한 에너지를 주입하여 가열하면(핵융합의 경우 수억도℃) 원자 외관의 전자가 떨어져 나가서 자유 전자와 양이온으로 존재한다. 이를 플라즈마 상태라고 하는데 초고온의 플라즈마 상태에서는 양이온들이 높은 운동에너지를 가지고 전기적인 반발을 극복하고 핵융합 반응에 도달 할 수 있게 되는데, 이때 나오는 중성자의 열 에너지를 우리가 사용할 수 있는 전기 에너지로 변환하게 된다. 초전도 토카막의 단열 역시 진공상태에서 효과적이다. 소리와 열은 매질을 통하여 전달이 이루어지는데, 진공 상태가 되면 이러한 매질의 양이 희박해지므로 그 전달이 어려워진다. 이러한 원리는 작게는 보온병 등에서 활용되고 있으며, 크게는 이중벽으로 만든 진공패널을 단열 및 차음에 활용한다. 초전도 토카막장치에서는 플라즈마와 초전도체 사이에 진공을 만들어 줌으로써 단열이 잘 되어 플라즈마가 핵융합이 가능한 고온에 이르게 하는데 쓰이고있다. 이처럼 토카막 내부 진공유지는 핵융합 발전에 필수적인 요소이다. 핵융합에너지는 미래의 희망이 될 에너지 조건을 모두 갖춘 셈! 세계 최강국인 미국，유럽연합(사실상 유럽 28개국), 일본, 중국,인도, 러시아 등이 회원국이며， 우리나라도 당당히 본 사업을 주도하고 있다. ITER 장치는 2019년까지 건설비만 10조원이 넘을 것으로 추산되는 사상 최대의 과학기술 국제협력사업으로 프랑스 남부 까다라쉬에 건설되고 있다. ITER 장치 건설은 참여 7개국이 세부 품목들을 나누어 제작 · 납품하면， 카다라쉬 현장에서 조립하는 방식으로 추진되고 있다. 핵융합원자로 우라늄235와 같은 무거운 원소가 중성자를 받아 세슘137과 같은 가벼운 원소들의 핵과 중성자로 분리되는 현상을 핵분열 반응이라 하며 수소와 같이 가벼운 원소들이 서로 결합하여 헬륨과 같은 더 무거운 원소로 바뀌는 현상을 핵융합이라 한다. 핵융합 반응에서는 핵분열 반응 때보다 3내지 5배 더 많은 에너지가 나오는데 이를 핵융합 에너지라 하며 핵융합반응을 일으키는 장치가 바로 핵융합 원자로이다. 따라서 핵융합에너지도 원자력이다. 미국MIT 대학이 개발한 플라즈마장치를 국내 기술로 발전시킨 '한빛장치'와 생성된 '플라즈마' 핵분열을 이용하는 원자로와는 달리 핵융합에서는 바닷물 속에 무진장 들어있는 중수소나 삼중수소를 연료로 사용하므로 인류의 에너지를 영원히 해결해줄 꿈의 에너지원 이라고 한다. 핵융합 연구를 위해서는 기본적으로 제4의 물질이라는 플라즈마를 생성시키는 장치가 필요하다. 이온과 전자가 동시에 존재하는 플라즈마를 밀폐, 가열시키기 위해서는 거대 초전도자석기술, 대형초고진공기술 및 대출력 고주파 가열기술등 첨단 극한기술이 요구된다. 핵융합연구는 현재 미국, 일본, 러시아, 유럽연합 등이 공동 참여하는 "국제열핵융합실험로"개발계획이 진행되고 있는데 2010년경 최초로 실험로 가동에 들어가 21세기 중반이면 상업발전이 가능할 것으로 전망한다. 우리나라는 1995년 기초과학기지연구소에 플라즈마 발생장치인 "한빛" 을 설치 운영하는 등 한국형 핵융합 원자로 개발 프로그램인 K-Star계획을 추진 중에 있다. 1. 핵융합 반응 핵융합반응은 비교적 가벼운 원자핵 사이에서 일어나게 되며 거의 모두가 발열반응이다. 그러나 핵융합반응을 에너지원으로 이용하려면 현실적으로 해결하여야 할 몇 가지 조건을 고려하여 선정하여야 한다. 첫째 반응에 이용되는 원소가 자원으로 풍부하게 존재 하여야 한다. 둘째로 핵융합반응이 비교적 쉽게 일어 날 수 있어야 하며 세째로 반응이 일어날 방출되는 에너지가 커야 한다. 이러한 관점에서 보면 가장 유력한 원소는 수소동위원소인 중수소 및 삼중수소와 헬륨-3등이 된다. 이 원소들이 일으킬 수 있는 핵융합반응과 발생 에너지는 다음과 같다 D + D ---> T + P + 4.03 MeV T + D ---> He4 + n + 17.6 MeV D + D ---> He3 + n + 3.2 MeV D + He3 ---> He4 + P + 18.34 MeV, D=중수소,T=삼중수소,P=수소 자원의 문제로서 중수소는 수소와 화학적으로 동일하기 때문에 산소와 결합하여 중수(Heavy Water, D2O)를 형성하여 바다물속에 1/6500의 비율로 섞어 있다. 따라서 지구상의 물 속에 포함되어 있는 중수소를 핵융합 원자로의 연료로 이용할 경우 인류가 10억년 동안을 사용할 수 있는 에너지가 되므로 가히 무진장한 자원이라 하겠다. 3중수소는 반감기가 12.4년인 방사성 동위원소로 천연에는 많이 존재하지 않지만 리튬에 중성자를 충돌시켜 인공적으로 생산할 수가 있다. 즉 Li + n ---> He + T + 4.8 MeV Li + n ---> He3 + T + n - 2.5 MeV 이러한 반응에 이용하는 중성자는 중수소나 삼중수소가 핵융합을 일으킬 때 발생하는 중성자를 이용할 수 있으므로 핵융합발전을 하면서 동시에 삼중수소를 생산할 수 있게 된다. 리튬은 지각에 중량비로 65ppm이 존재하고 있으며 바다물 속에도 0.17gr/㎥정도가 포함되어 있어 비교적 풍부한 자원이라 할 수 있다. 이러한 자원을 이용하여 핵융합반응을 일으킬 수 있는 반응 조건에 대해 살펴보면. 발열화학 반응에서는 반응물질을 직접 접촉시키거나 적당한 촉매를 이용하여 간단히 진행시킬 수 있지만 핵융합반응에서는 이렇게 간단하게 반응을 일으키게 할 수는 없다. 이는 반응핵들이 양으로 대전되어 있기 때문에 핵융합반응을 일으킬 수 있을 만큼 핵들을 서로 접근시키기 위해서는 이들 사이에 작용하고 있는 전기적 반발력 즉 '쿨롱척력'을 이길 수 있는 에너지를 주어야만 가능하기 때문이다. 따라서 핵융합반응을 일으키기 위해서는 핵들을 고속으로 가속시켜 '전기적 반발력'을 이기도록 하여 충돌시킬 수밖에 없다. 같은 발열반응이지만 중성자에 의한 우라늄의 핵분열 반응은 이 경우와는 아주 다르다. 핵분열반응의 경우 양전하를 띄고 있는 우라늄 핵에 중성자가 접근하더라도 중성자는 전기적으로 중성이기 때문에 둘 사이의 전기적 반발력이 없어 쉽게 충돌 할 수 있다. 오히려 중성자가 저속으로 우라늄 핵 주변을 지나갈 때 충돌의 기회가 더 커지는 특성이 있어 원자로에서는 흔히 저속중성자를 이용하고 있다. 핵융합반응에서의 방출에너지를 실제로 이용하려면 우리가 원하는 만큼의 충분한 핵반응이 일어나도록 반응율을 높여야 한다. 반응율을 높이기 위해서는 반응입자의 운동에너지가 충분히 크도록 해야 할 뿐만 아니라 연료로 사용하는 반응핵의 밀도를 높여 주어야 할 것이다. 한편 핵융합반응을 우리 가 원하는 방식으로 조절(제어핵융합 이라 한다)하기 위해서는 핵반응 물질 을 용기내에 적절히 가두어 두어야 한다. 그러나 반응핵이 수억도 이상의 고온이므로 이러한 온도를 견딜 수 있는 용기재료가 실제로는 존재하지 않을 뿐만 아니라 고온의 반응핵은 높은 운동에너지를 갖기 때문에 순식간에 외부로 빠져나가 버리게 된다. 따라서 핵융합반응이 일어날 때까지 충분한 시간 동안 용기 내에 머물러 있게 가두어 두도록 하는 특수한 방식으로 위의 문제 들을 해결하고 있다. 반응물질을 용기 내에 머물러 있게 하는 것을 '밀폐'라 하고 밀폐하고 있는 시간을 '밀폐시간'이라 한다. 2.핵융합 원자로 핵융합 원자로를 개념적으로 분류하자면 거론되고 있는 플라즈마 밀폐방식 만큼이나 많다. 또 동작형태가 정상이냐 비정상이냐에 따라서도 구분될 수 있으며, 아직도 긴 개발과정을 거쳐야하는 지금의 입장에서는 핵융합 원자로의 건조목적에 따라 과학적 실증로, 공학실험로, 원형로 및 상용로 등으로도 구분될 수 있다. 같은 방식의 핵융합 원자로에서도 사용되는 연료에 따라 장치구조가 바뀌어 질 수 있다. 자연적으로 존재하지 않는 삼중수소를 자체생산하기 위한 설비가 추가로 설치되어 야 하는 단점에도 불구하고 D-T연료는 점화온도가 낮고 반응율이 높아서 핵융합 원자로의 연료로서 가장 유망시 되고 있다. 2030년경 상용화를 목표로 원자력연에서 개발 중인 '소듐냉각고속도로(SFR)'와 '초고온 가스로(VHTR)'는 4세대 원전 중에서도 안전성과 경제성을 세계적으로 인정받은 모델이다. 소듐냉각고속로(SFR) 현재 사용후핵연료만 사용해도 100년 거뜬 ! 원자력연 고속로 기술개발부 고속로 연구자들은 액체 금속인 소듐(나트륨)을 냉각재로 이용하는 SFR가 안전한 원전을 약속한다고 믿고 있다. SFR는 후쿠시마 원전에서 방사성 물질이 대거 방출된 원인인 사용후핵연료를효과적으로 재활용하는 원자로이다. 국내 경수로에서 나오는 사용후핵연료에는 우라늄238과 플루토늄239 등 연로로 재사용할 수있는 물질이 다량 존재한다. 이들을 SFR에서 연료로 재활용하면 폐기물 처분장 면적을 100분의1로 줄일 수있다. 방사성 물질의 독성은 1000분의 1로 줄어든다. SFR을 이용하면 효율성과 안정성의 두 마리 토끼를 잡을 수 있기 때문에 우라늄을 수입하지 않아도 사용후핵연료만으로도 약 100년간 국내 총 전력을 공급할 수 있다고 한다. SFR에는 공기로 소듐을 식히는 '피동잔열제거계통(PRDC)'이 있어 전력 공급이 끊겨도 자연적으로 냉각된다. 전력이 없어도 되는 냉각장치를 이중, 삼중으로 장착하고 파이프도 이중벽으로 돼있어 폭발을 막는다. 이 SFR에서 상요후핵연료를 사용해 전력을 생산하기 위해서는'파이로프세싱'이라는 기술이 필요하다. 파이로프세싱은 플루토늄과 '마이너악티나이드'라는 핵분열생성물을 혼합물 형태로 추출하는방식이다. 플루토늄만 따로 추출하지 않는 공정이기 때문에 핵무기의 연료로는 쓸 수 없다. 국내 사용후핵연료 저장 공간이 2016년이면 포화상태에 이르기 때문에 시급한 기술이다. '한미 원자력협정'에 따르면 한국은 아직 사용후핵연료를 재활용할 수 없게 돼있다. 하지만 이와 별도로 올해 초 파이로프세싱에 관해 미국과의 공동연구에 합의함으로써 재활용 기술과 SFR개발이 탄력을 받을 것이다. 초고온가스로 3중 코팅된 좁소듐냉각고속로 쌀만한 우라늄 사용 '미니원자로'가능 초고온가스로에서 핵연료로 쓰이는 피복입자. 0.9mm크기이다. 연료의 형태나 양을 조절할 수 있어 원자로를 작게 만들수 있다. 격납건물이 무너지면 원자로 더 빨리 식는다. 수소생산 원자록기술개발부에는 주먹보다 조금 작은 검은 구형이 놓여 있다. 이것이 초고온 가스로에 들어가는 '흑연구 핵연료 모형'이다. 초고온가스로(VHTR)는 전력발전 외에 수소생산도 가능한 4세대 원전이다. 냉각제로 헬륨기체를 이용하기 때문에 원자로 내부에 물이 없어 수소폭발이나 증기폭발이 일어나지 않는다. 헬륨은 안정된 물질이기 때문에 방사성 물질에 노출돼도 '방사성화(化)'가 되지않는 것도 장점이다. VHTR는 우라늄 핵연료를 세라믹으로 3중 코팅헤 만든 0.9mm의 피복입자를 원료로 쓴다. 설계에 따라 원료의 양이나 형태를 조절할 수 있어 소형화가 가능하다. 현재 세계 대부분의 원전은 바닷물을 모아 뜨거워진 냉각수를 식히기 위해 해안가에 대규모로 짓고 있지만 소형 VHTR는 현재처럼 해안가가 아닌 내륙에 지을 수있어 쓰나미의 피해를 받지 않을 수 있다. 격납용기는공기의 자연 순환으로 냉각되도록 설계된다. 만에 하나 격납용기가 깨진다해도 공기가 원자로를 더 잘 식혀줄 뿐 폭발은 일어나지 않는다 원자력수소 수소는 환경과 경제, 에너지라는 세 마리의 난제를 해결할 유일한 대안으로 꼽힌다. 물에서 수소를 얻는 가장 손쉬운 방법은 전기분해를 하는 것이다. 원자력발전소의 원자로를 이용해 수소를 분리하는 데는 어려움이 뒤따른다. 물을 분해하는공정이 섭씨 1000도 안팎이 되어야 하기 때문이다. 이 열을 경제적으로 공급하는 '초고온 가스냉각로'는 원자로에서 발생하는 섭씨 950도 고온을 이용해 물을 열화학적으로 분해함으로써 수소를 만들어 낸다. 이 기술은 황(H2SO)과 요오드(HI)가 결합 , 분리를 반복하는 분젠 반응에 물(H2O)과 고열을 공급함으로써 수소를 분리한다. 한 마디로 원자력을 이용하여 고온의 열을 얻고 이 고온의 열을 이용하여 물을 직접 분해하는 것이다. 이른바 원자력 수소를 위해서는 초고온 가스냉각로가 필수적이라 할 수 있다. 원자력 발전에 사용되는 원자로는 섭씨 300도를 견딜 있도록 설계되는 반면, 초고온 가스냉각로의 원자는 섭씨 1,200도 이상을 견딜 수 있게 설계된다. 이를 위해서는 핵연료, 냉각재를 고온에서 견디도록 개발해야 한다. 과학자들은 고열에 견딜 수 있는 방법으로 섭씨 4,000도부터 녹기 시작하는 흑연을 원자로의 노심으로 사용하고 헬륨가스를 냉각재로 사용하는 방법 등을 연구하고 있다. 핵연료의 경유 금속 재질의 파이프로 피복하는 기존의 핵연료와 달리 고온에 강한 흑연으로서 감싸게 된다. 고온에 견디는 핵연료를 만드는 방식은 두 가지가 있다. 먼저 구슬형 핵연료는 0.6밀리미터 크기의 우라늄을 탄소와 실리콘 카바이드 소재 등으로 감싸 직경 1밀리미터 크기의 구슬형으로 만든 뒤 동일한 재질로 감싼 직경 6센티미터 크기의 구슬에 가득 채워 당구공만한 핵연료로 만든다. 원자로에 약 40만 개의 핵연료를 채운뒤 핵분열을 일으켜 고열을 만든다. 다른 하나는 다발형 핵연료로 여러 개의 파이프형 핵연료가 밀집된 다발형 연료를 흑연으로 감싸는 것이다. 이와 같은 방식으로 핵연료를 만들면 핵분열로 발생하는 방사능 물질이 외부로 유출되지 않고 구슬이나 다발형 연료 내부에 남아 있게 된다. 이 때 방출되는 방사선량은 기존 원자력발전소의 1.000분의 1 수준에 지나지 않는다. 기술주도형 에너지인 원자력에 많이 의지하고 있는 우리나라도 원자력 수소에 대한 기대가 높다. 정부는 2021년까지 생산시스템을 설계, 건설, 운영하고 이를 바탕으로 상용화 기술의 실증까지 완료한다는 원자력수소개발 계획을 발표한 바 있다. 안전한4세대원전, 차세대초전도핵융합연구장치, KSTAR, 핵융합원자로, 소듐냉각고속로, 초고온가스로, 진공의역할, 핵융합에너지.핵융합, 꿈의에너지, 교육·학문 태그저장취소 이 저작물은 아래 조건 만족 시 별도 허가 없이 사용 가능합니다 저작자 명시 필수 영리적 사용 불가 내용 변경 불가 인쇄 구독하기 북마크 미투 0 X 보내기 URL복사 메일 카페 블로그 메모 일정 미투데이 페이스북 트위터 요즘 북마크 되었습니다. 네이버me 북마크함 가기 X 현재 북마크 되어있습니다. 북마크를 해제하시겠습니까? 예아니오 X 서버 접속이 원활하지 않습니다. 잠시 후 다시 시도해 주십시오. X 북마크 서비스 점검 중으로, 현재 북마크 읽기만 가능하오니 이용에 참고해 주시기 바랍니다. X URL이 복사되었습니다. 원하는 곳에 붙여넣기(Ctrl+V)해 주세요. X 이 블로거의 글이 마음에 드셨다면 네이버me에서 편하게 받아보세요. 덧글 38엮인글 공감 14 --> --> -->

방사선의인체영향. 식탁안전대책. 방사성증후군. 내부피폭. 방사성아이오딘(요오드). 세슘. 방사성 물질 반감기.방사능물질 위험.원자력발전 2011/04/02 06:05 http://a308501.blog.me/10106218903 방사선의 인체영향 사람이 시간당 2000mSv(밀리시버트)의 방사선을 받으면 골수세포에 문제가 생긴다. 이 세포는 우리 몸에 침입한 병원균을 없애는 백혈구와 산소를 전달하는 적혈구를 만든다. 골수세포가 손상되면 백혈병 등 각종 혈액 질환을 앓게 된다. 피폭된 방사선량이 5000mSv를 넘으면 소화기관의 점막에 염증이 일어난다. 알파선, 베타선, 감마선 등 여러 방사선이 세포에 악영향을 미쳐 세포를 죽이거나 돌연변이를 일으키기 때문이다. 식탁안전대책 방사성 물질 오염 가능성이 가장 큰 품목으로 시금치처럼 잎이 큰 채소류를 꼽는다. 기준치이상의 방사성 물질이 검출된 농산물은 물로 씻어도 안전하다고 보장할 수 없다. 원자력발전소에서 흘러나온 방사성 물질이 땅과 바다를 오염시킨 뒤 재배된 농산물은 토양 -- 농산물 -- 가공식품 -- 사람 의 경로로 방사성 물질이 몸속에 들어올 수 있고, 먹이사슬을 통한 확산도 가능하다. 가공식품도 기준치 이상의 방사성 물질이 검출되면 피해야 한다. 가공식품의 경우 방사성 낙진이 포장지에 묻는 경우보다는 원료 자체가 방사성 물질을 포함했을 가능성이 크다. 농산물을 이용한 가공식품중에는 향신료,조미료등 첨가물이 많아 주의해야 한다. 연근해 어류의 방사성 물질 오염 방사성 물질을 흡수한 물고기 등 생명체의 이동으로도 직접 유입될 가능성은 적다. 물고기는 대개 자신의 서식지에 머무른다. 풍부한 먹이와 적당한 수온을 찾아 돌아다니는 멸치, 정어리, 다랑어 같은 '회유성 어종'도 남북 방향으로만 움직일 뿐 동서로는 거의 움직이지 않는다. 하지만 "다랑어 같은 회유성 어종은 먼 거리를 이동하기 때문에 일본 앞바다에서 멸치나 정어리를 먹은 다랑어가 북태평양까지 이동할 수 있다'"며 북태평양에서 들여오는 다랑어는 조심해야 한다." 방사성 물질은 먹이사슬을 따라 상위 포식자로 몰라갈수록 더 많이 농축되는 것으로 알려졌다. 일본 동북해역에서 국내 바다로 유입될 가능성이 높은 오징어, 고등어, 참다랑어가 집중 관찰 대상이다. 이들 어종은 현재 방사능 영향이 적은 일본 규슈 남부해역에 있지만 5.6월에는 후쿠시마해역으로 북상해 9,11월경 일부라도 후쿠시마 해역으로 유입될 가능성이 있다. 방사성 물질은 먹이사슬을 통해 축적이 가능한 만큼 수년 후에도 인체에 영향을 끼칠 수 있다. 같은 지역 바다에서 잡은 수산물이라도 러시아가 잡으면 러시아산, 일본이 잡으면 일본산이 되므로, 일본산 수산물만 검사하는 것만으로는 부족하며, 모든 수산물에 대한 방사능 검사가 필요한 상황이 올 수 있다. 일본 후쿠시마 지역의 대피소에서 방사능 검사를 실시하고 있다. 인체에 끼치는 가장 큰 영향, 방사선에 의한 세포 조직의 손상. 원자력 발전소의 사고가 인체에 끼치는 영향은 다양하지만, 가장 큰 영향은 방사선에 의한 세포 조직의 손상이다. 방사선은 크게 이온화 방사선과 비이온화 방사선으로 나뉘는데, 흔히 우리가 '방사선'이라고 부르는 것은 '이온화 방사선'을 의미하는 경우가 많다. 이온화 방사선이란 강력한 에너지를 가지고 있어 물질을 통과할 때 이들을 이온화시킨다는 뜻에서 붙여진 이름이며, 알파 입자나 베타 입자, 엑스선, 감마선 등이 이온화 방사선의 대표적인 종류들이다. 방사성 물질에서 발생하는 이온화 방사선(방사선으로 통칭)에 노출되면, 이에 의해 생체 조직 구성 성분들이 이온화되는 현상이 나타난다. 직접적으로 생체를 구성하는 단백질이나 세포막, DNA 등이 직접 이온화되기도 하지만, 더욱 많이 발생하고 더 심한 손상을 입히는 것은 물의 이온화 현상으로 알려져 있다. 물은 신체의 70% 이상을 차지할 정도로 가장 많이 존재하는 분자이며, 물의 이온화는 강력한 산화 효과를 지닌 과산화물을 생성하기 때문이다. 체르노빌 원전 사고의 영향으로 태어난 기형 송아지. 비단 동물뿐 아니라 사람에게서도 심각한 기형증상이 많이 나타났다. 세포 수준의 방사선 손상 먼저 1단계는 물리적 단계로 방사선 에너지에 의해 물이 이온화되는 것이며, 2단계는 물리화학적인 단계로 이온화된 물이 다른 물 분자와 반응해 과산화물을 생성하는 단계이다. 여기서 넘어가면 3단계인 화학적 단계로 넘어가는데, 이 과정에서는 앞서 생긴 과산화물이 세포의 단백질이나 효소, DNA 등에 작용해 이들을 산화시키거나 활성을 잃게 만든다. 앞서 일어나는 세 단계는 대개는 초 단위로 일어나는 짧은 변화이지만, 마지막인 4단계는 장기적으로 일어나는 변화이다. 각각의 세포가 손상의 정도에 따라 대응하는 과정으로 손상 정도가 가볍다면 스스로 복구가 가능하지만, 일정 임계치를 넘어서면 세포 분열의 지연 혹은 중단이나 세포 사멸이 나타나기도 하고, 생식세포의 경우 염색체 손상으로 인해 다음 세대로까지 이상 증세가 이어지기도 한다. 이처럼 방사선은 신체 조직을 구성하는 분자들, 특히 물과 유기물을 이온화시켜 손상을 가져온다. 하지만 이에 대한 감수성은 모든 세포에서 동일하지는 않다. 방사선 물질 연구 초기인 1906년에 나온 베르고니-트리본드(Bergonie-Tribondeau)의 연구에서 이미 방사선에 의한 세포 손상은 세포의 신생 능력이 클수록, 형태적ㆍ기능적 분화의 정도가 낮을수록 세포들은 방사선에 대한 감수성이 크다는 것으로 알려졌다. 즉, 활발히 분열하고 분화가 덜 진행된 줄기세포를 가지고 있는 골수 조직이나 생식세포가 방사선에 의한 감수성이 높아 더 큰 피해를 입는다는 것이다. 실제로 방사선 피폭 시 가장 먼저 나타나는 변화는 혈액 내 혈구 수의 감소이며, 이는 피폭에 대한 손상 정도를 측정하는 1차 지표로 활용되고 있다. 일례로 방사선 피폭 후 대상자의 혈액 속 림프구 수가 큐빅 밀리미터 당 500개 이하로 관찰되는 경우, 대부분 회복하지 못하고 사망하는 것으로 알려져 있다. 급성 방사성 증후군(acute radiation syndrome) 그렇다면 방사선에 피폭되면 세포 수준의 변화가 전신적으로 어떻게 감지되는가? 방사선에 의한 직접적 피해의 대표적인 결과가 급성 방사선 증후군(acute radiation syndrome)이다. 급성 방사선 증후군이란 전신 혹은 광범위한 신체 부위가 대량의 방사선에 노출되었을 때 나타나는 전신 증상으로, 신경혈관계, 조혈계, 위장관계, 피부 등에 손상이 나타나는 증상을 말한다. 체르노빌 원전 사고 당시 방사선 피폭 환자를 무균실에서 치료하고 있는 모습. 혈액과 관련된 조혈계 이상 일반적으로 방사선에 직접 노출되었을 경우, 가장 민감하게 반응하고 가장 치명적인 영향을 받는 곳은 혈액과 관련된 조혈계 이상으로 알려져 있다. 이는 앞서 이야기한 방사선에 의한 민감도에 의한 것으로 알려져 있다. 방사선량이 50rad 만 넘어도 혈액 속 림프구가 감소하기 시작하는데, 문제는 조혈계의 이상은 그 당시뿐 아니라 일단 피폭되고 난 뒤에도 지속되어 피폭 30일 후에 최저치에 달하게 된다는 것이다. 일반적으로 150rad 이하의 방사선에 노출된 경우에는 30일 후에 골수가 스스로 재생되어 회복될 가능성이 크지만, 그보다 높은 양에 노출된 경우에는 적극적인 치료가 필요하고, 800rad 이상에 노출된 경우에는 극심한 림프구 및 백혈구, 혈소판 부족으로 피폭 한 달 후에 대부분은 사망에 이르게 된다. 노출된 방사선량이 500rad가 넘어가면 조혈계뿐 아니라 위장관계도 손상된다. 위장관의 점막이 파괴되며 궤양, 괴사, 복막염 등이 일어나는 것이다. 2,000rad 이상의 방사선이라면 단기간에 노출되더라도 신경혈관계에 이상이 생겨 저혈압성 쇼크, 무산소성 경련, 중증의 신경계 변화를 일으켜 혼수상태 및 사망에 이르게 된다. 급성 방사선 증후군 보통 급성 방사선 증후군에 걸리게 되면 전구기, 잠복기, 질병 발현기, 회복 혹은 사망의 4단계를 거치는 것으로 알려져 있다. 전구기에는 오심, 구토, 무력감, 식욕 부진과 설사 등의 증상이 나타나며, 이런 증상이 1시간에서 3일 정도 지속되었다가 일시적으로 증상이 없는 잠복기가 나타난다. 잠복기는 짧게는 1주에서 길게는 3주 정도까지 이어지므로 얼핏 증상이 사라졌거나 자연 치유되었다고 여길 수 있다. 하지만 이 시기는 증상이 겉으로 드러나지 않을 뿐, 문제가 해결된 것은 아니다. 이 시기 동안 림프구와 혈소판, 위장 점막의 세포들은 계속해서 줄어들기 때문이다. 이 시기가 지나면 다시 질병 발현기가 나타나는데, 이때의 질병 발현 가능성은 노출된 방사선량에 비례한다. 이 때의 증상의 경중에 따라 사망하거나 회복이 되는데, 문제는 이 시기에 회복이 되었다고 해서 문제가 모두 끝난 것은 아니라는 것이다. 방사선 조사에 의해 나타나는 장기적인 이상 증세 하지만, 방사선에 의해 손상된 모든 세포들이 모두 복구된 것은 아니기 때문에, 장기적인 이상 증세가 나타날 수 있다. 특히나 방사선 조사(照射)는 유전자의 발현에도 영향을 미치는데, 이들의 이상 및 손상은 장기적 혹은 영구적 이상으로 남을 수 있기 때문이다. 세포에 방사선을 조사하면 초기에는 DNA 손상을 복구하는 유전자들의 발현이 늘어나 방사선으로 인해 손상된 DNA를 복구하는데 힘을 기울이지만, 조사 시간이 늘어나거나 조사량이 많아지면 세포는 DNA의 복구를 멈추고 아포토시스(apoptosis)라 불리는 세포 사멸에 관련된 유전자들의 발현을 증가시킨다. 일반적으로 세포는 작은 손상을 입었을 경우에는 이를 복구하는 기능을 활성화시키지만, 돌이킬 수 없는 손상을 입었을 경우에는 쓸모있는 물질들을 세포막 성분으로 둘러싸인 주머니에 넣어 주변 세포에 나눠주고 스스로는 작게 쪼그라들어 사멸하는 아포토시스 프로그램을 가동시킨다. 방사선을 받게 되면 세포는 이와 관련된 프로그램이 가동되는데, 이 과정에서 돌연변이가 발생하게 되면 세포는 사멸 대신 불멸의 길을 걷게 될 수 있는데, 이것이 곧 암세포의 시작이 될 수 있다. 따라서 피폭 이후 급성 방사선 증후군에서 회복되었다고 하더라도, 장기적으로 암(특히 갑상선, 생식기, 유방, 골수, 림프선 등에 암이 많이 발생하는데, 이 역시 세포의 방사선에 대한 민감성 때문으로 추정된다)이 발생할 수도 있으며, 신경세포의 지속적인 손상으로 시력이나 청력의 저하, 신경학적 장애 등이 나타날 수 있다. 마지막으로 방사선이 세포에 남기는 가장 큰 흉터는 생식세포에서 나타난다. 일반적으로 체세포에 일어난 변화는 해당 세대에 국한되지만, 생식세포에 나타나는 변화는 후대로까지 이어지기 때문이다. 생식세포 역시 세포분열이 활발한 곳이기에 방사선에 대한 민감도가 높다. 일반적으로 방사선에 의해 DNA 수준에 이상이 생기면, 해당 부위의 유전자가 손상된 그대로 복제되거나, 혹은 손상된 염색체가 세포 분열 시 고루 나뉘지 못하고 한쪽으로 쏠리는 증상들이 나타나게 된다. 이는 그대로 유전적 손상을 지닌 생식세포를 만들어내는 결과로 이어지고, 유전적으로 손상된 생식세포는 기형을 지닌 자손을 태어나게 만들어 불행을 대물림하게 된다. 이처럼 방사선은 인체를 구성하는 기본 단위인 세포 수준에서 장기적이고 영구적인 손상을 가져올 수 있기 때문에 방사선 피폭은 가능한 피하는 것이 좋다. 방사선 피폭의 방호 대책의 3대 기본 요소는 ‘거리, 시간, 차폐’이다. 즉, 방사선의 영향은 거리의 제곱에 반비례하고, 노출 시간에 비례하며, 물질 투과시 강도가 줄어들므로 적절한 방벽 뒤에 있으면 피폭량을 줄일 수 있게 된다. 즉, 방사선이 누출되면 일단 멀리 떨어지고, 직접 노출 시간을 줄이고, 가능하면 방사선 투과율이 낮은 물질로 몸을 가리거나 숨기는 것이 좋다. 후쿠시마 원전의 경우, 일단 일본의 동북부에 위치한 곳에서 일어났기 때문에 거리나 노출 시간, 차폐의 조건은 충분하다. 그러니 후쿠시마 원전에서 나오는 방사선 자체가 바다 건너 우리나라까지 도달하지는 못한다. 그러나 방사성 물질은 이러한 외부 피폭뿐 아니라, 종종 내부 피폭을 일으키기도 한다. 내부 피폭이란 공기 중에 흩어진 방사성 물질을 흡입 혹은 방사성 물질로 오염된 음식을 섭취하였을 경우, 혹은 상처 입은 피부 조직으로 방사성 물질이 유입된 경우, 이들이 신체 내부에 머무르며 지속적으로 방사선을 발생해 내부 조직에 지속적인 손상을 입히는 것을 말한다. 신체 전반에 영향을 미치는 내부 피폭 일단 호흡기나 소화기, 상처 등을 통해 인체 내부로 들어온 방사성 물질은 유입 경로, 양, 방사성 물질의 반감기, 크기, 특성, 생체 조직의 감수성, 대사 활동 등에 따라 신체 내 곳곳에 머물며 여러 가지 문제를 일으킨다. 일례로 호흡기를 통해 대기 중 방사성 물질을 흡입했을 경우, 해당 물질의 크기가 10㎛ 이상이면 기도에 침착하지만, 크기가 1㎛ 이하면 폐 속 깊숙이 들어가 폐포 속에 자리 잡을 수도 있다. 또한 방사성 물질이 불용성인 경우 기도나 폐포에만 머물러 피해를 입힌다. 만약 오염된 음식을 통해 섭취되었다면 위장관을 통과하며 내부 점막에 손상을 입힐 수 있고, 수용성인 경우 혈액으로 흡수되어 전신으로 퍼지므로 사실상 신체 모든 곳에 영향을 미칠 수 있다. 현재 우리나라를 비롯해 세계 각국이 두려워하는 것이 바로 이 내부 피폭이다. 과거 체르노빌의 사태를 보면, 원전이 폭발하면서 대기 중으로 방사성 요오드와 세슘, 라돈과 제논 가스, 그리고 다양한 방사성 물질들이 대거 유출되었고 이는 러시아 국경을 넘어 유럽 전역으로 퍼져 나간 것으로 알려져 있다. 현재 후쿠시마 원전에서도 차폐막을 넘어 일부 방사성 물질들이 유출된 것으로 알려지면서, 인접 국가들은 분자 수준의 방사성 물질들이 바람을 타고 주변 지역으로 퍼져나가는 것을 두려워하고 있다. 방사성 물질이 내부로 흡수되어 내부 피폭이 의심되는 경우에는 해당 물질의 배출에 도움을 주는 약제를 이용해 이를 외부로 배출시키거나, 혹은 이들이 신체에 침착되는 것을 방지하는 것이 치료에 도움이 된다. 방사능 유출과 관련해 인기가 치솟는 아이오딘화칼륨(요오드화칼륨)의 경우가 이런 내부 피폭, 특히나 방사성 아이오딘(요오드)에 의한 갑상선의 내부 피폭을 막는 작용을 한다. 아이오딘화칼륨 등 안정화 아이오딘을 미리 복용하면, 이들이 미리 갑상선에 자리를 잡아 이후 방사성 아이오딘이 체내에 유입되더라도 기존에 자리 잡은 아이오딘들이 방사성 아이오딘을 경쟁적으로 차단시키기 때문에 상대적으로 갑상선에 대한 방사성 아이오딘 침착률이 떨어지게 되는 것을 이용하는 것이다. 따라서 내부 피폭을 우려하는 사람들 사이에 아이오딘화칼륨에 대한 수요가 늘어나고 있다. 특히나 안정화 아이오딘은 방사성 아이오딘이 인체 내 침투하기 전에 미리 섭취하거나 노출된 뒤 적어도 1~4시간 이내에 섭취해야만 갑상선을 보호하는 효과를 볼 수 있기 때문에 미리부터 먹어두려는 사람들이 늘어나는 것이다. 하지만 안정화 아이오딘은 다양한 방사성 물질 중 방사성 아이오딘에만 효과가 있으며, 그나마도 아이오딘화칼륨 자체가 발진, 발열 및 관절통, 이하선염, 출혈성 피부 손상, 구역, 구토 등의 위장증상, 고나트륨혈증, 울혈성심부전, 부종 등의 부작용을 가져올 수 있기 때문에 신중하게 투여해야 한다. *물리적 반감기 -- 대기 토양등 몸 밖에 있는 방사성 물질이 방출하는 방사선량이 절반으로 줄어드는 데 걸리는 시간 *생물학적 반감기 -- 우리 몸에 들어온 방사성 물질의 양이 절반으로 줄어드는데 걸리는 시간. *유효 반감기 -- 우리 몸에 들어온 방사성 물질이 실제 영향을 미치는 반감기. 물리적인 반감기와 생물학적 반감기로 계산한다. 몸 안에 들어온 방사성 물질은 고유의 물리적인 반감기를 겪으면서 동시에 소화, 배설 등에도 영향을 받기 때문에 유효 반감기는 두 반감기에 비해 짧다. 체르노빌 원전 사고 때 문제가 됐던 플루토늄239는 물리적 반감기뿐 아니라 유효 반감기도 매우 길어 문제가 됐던 것이다. 위험한 이야기 ‘원전을 멈춰라 - 체르노빌이 예언한 후쿠시마’ 히로세 씨가 1950년대 핵실험과 1979년 스리마일 원전사고, 1986년 체르노빌 원전사고 때 공식적으로 발표되지 않은 방대한 피해사례를 수집 분석해 제시했다. 히로세씨는 “당시 체르노빌에서 북서쪽으로 1200~1600km 떨어진 스웨덴에는 루테늄, 세륨, 넵투늄 등 비휘발성 방사능 물질의 함량이 놀랄 정도로 많았다”며 “모두 14종의 핵물질이 검출됐다”고 설명했다. 이 세가지 물질은 모두 끓는점이 섭씨 3000도 이상이다. 사고 당시 엄청난 고온이 발생해 이런 물질까지 대기 중으로 방출됐다는 것이다. 사고 시각이 1986년 4월 26일 밤 1시23분이라는 것을 고려할 때 한밤중에 이런 열기가 우크라이나 상공으로 치솟았다면 금세 냉각돼 물(비 또는 눈)이 돼 다시 지상으로 떨어졌을 것(낙진)으로 분석했다. 히로세씨는 이 가운데 ‘스트론튬(Sr90)’은 안전지대로 분류됐던 (당시) 일본에서도 검출됐으며 이는 몸 안에 들어가면 척추에 쌓여서 백혈병을 일으킨다고 지적했다. 세계보건기구(WHO)가 2006년 권고한 기준치에 따르면 스트론튬90은 1리터당 10베크렐을 초과해선 안된다. 1986년 말 유럽 전역을 공포로 몰아 넣은 ‘세슘 137’은 근육에 들어가면 육종(근육에 일어나는 종양)을 일으킨다. 세슘 137은 체르노빌 사고 직후 각국의 쇠고기 등 가축에서 다량 검출됐다. 갑상선에 암이나 종양을 일으키는 방사성 요오드 역시 유럽 전역에서 검출됐다. WHO의 권고기준은 두 물질 모두 1리터당 10베크렐을 초과해선 안된다. 히로세씨는 “이런 물질이 나오는 과정은 온도와 관계가 있는데, 스트론튬은 섭씨 1600도씨, 세슘 760도씨, 요오드 185도씨에서 가스가 된다”며 “ 방사성 요오드의 경우 거의 물의 끓는점(100도씨)과 비슷하다”고 분석했다. 원자로 내에서 처음부터 가스 상태인 방사성 물질도 있다. 크립톤(Kr), 제논(Xe)은 상온에서 가스 상태이며,원자로 내에 대량 들어있었다. 이들은 모두 백혈병을 일으키는 물질이다. 이같은 방사성물질이 무서운 이유에 대해 히로세 씨는 “강력한 에너지를 방출해서 생물이나 우리 체세포에 ‘절대로 완전히 회복될 수 없는 무서운 영향’을 주고 또 이로 인해 손상된 염색체가 유전자에 남기 때문”이라고 지적했다. 히로세 씨는 후쿠시마원전 사고로 가장 많이 유출된 방사성 요오드의 위험성에 대해서도 자세히 언급하고 있다. 우리 목에 있는 갑상선의 호르몬 생성과 분비에 필요한 요오드는 체내에 정량이 차게 되면 더 이상의 요오드를 흡수하지 않는다. 다시마나 김, 미역, 파래, 멸치, 천일염 등을 많이 먹으면 방사성 요오드의 피해를 막을 수 있다는 이야기가 나오는 이유다. 문제는 신체에 조금이라도 요오드가 부족하게 되면 방사성 요오드의 구분 없이 신체가 바로 요오드를 흡수한다는 점이다. 특히 성장 호르몬 분비가 많은 어린이의 경우 요오드의 흡수력이 월등히 높아 방사성 요오드가 치명적일 수 있다. 방사성 요오드의 반감기가 비록 8일 밖에 안되고 신체에 흡수되더라도 3개월이 지나면 대부분 안전한 것으로 변한다는 것이 과학자들의 주장이지만, “일단 갑상선에 흡수된 방사성 요오드는 유전자에 상처를 입히고, 이것이 어린이들의 몸 안에서 소리없이 성장해 (세월이 지난 다음) 커다란 암세포 덩어리가 됐을 때 비극이 (시작)되는 것”이라고 경고했다. 반감기가 긴 방사성 물질은 더 말할 나위가 없다. 스트론튬90이나 세슘137은 반감기가 각각 28년과 30년으로 대충 잡아도 100년간은 위험하다. 플루토늄의 반감기는 2만4000년, 거의 반영구적이다. 스트론튬은 등뼈에 농축돼 근육종을 일으킨다. 플루토늄은 더 치명적이다. 여성의 난소에 들어가 태아에 영향을 주고, 남성의 정자에 영향을 준다. 폐에 들어가면 폐암을 일으키고, 골수에 들어가면 백혈구를 파괴해 백혈병을 일으킨다. 히로세 씨는 “플루토늄이 몸안에 들어갔을 때 폐의 전체에 고루 퍼지는 것이 아니라 극히 조그마한 부분에 착 달라붙어 주위에 있는 5~6개 세포를 완전히 파괴해버린다”며 “플루토늄이 방출하는 방사선은 멀리 (날아)가지는 않는 대신 가까이 있는 세포에 모든 에너지를 집중해 정상적 세포 기능을 완전히 파괴하고 거기에 암세포를 만든다”고 그 위험성을 지적했다. 마치 정밀타격 미사일 같이 ‘집중적’으로 세포를 공격한다는 것이다. 그는 “문제는 (치사량을 넘지 않을 경우) 당장 폐암이 되는 게 아니라 몇 해 지나서 폐암이 돼 인과관계를 도저히 밝혀낼 수 없다는 점에 있다”며 “원전이 ‘안전하다’고 뇌까리는 학자들이나 박사님들의 가면을 벗기는 가장 좋은 방법은 이들에게 그들이 정한 플루토늄을 마시게 해보는 것”이라며 과연 그들이 그럴 수 있을지 의문이라고 지적했다. 그는 헐리우드 서부영화 주인공들과 스텝들의 암 사망률 조사를 통해 핵실험과의 연관성에 주목하기도 했다. 1950년대 미국이 네바다 사막에서 지상핵실험을 한 것과 관련해 그는 네바다 사막 인근에서 서부영화를 많이 찍었던 존 웨인 등 헐리우드 관계자의 암 사망률을 조사한 결과 1978년~83년까지 이들 영화 관계자 10명 중 평균 4.35명이 암으로 사망한 것으로 나타났다고 분석했다. 당시 미국의 평균 암 사망률이 10명 중 2명 꼴 이었다는 점에서 이 역시 핵실험과 연관이 있는 것 아니냐는 추론을 내놓기도 했다. 그는 1954년 비키니섬 핵실험과 관련해서도 9년이 지난 다음 주변 지역주민들 가운데 방사성 요오드에 의한 것으로 보이는 갑상선 장애가 급증했으며, 핵실험 장소에서 180km나 떨어져 안전지대로 분류됐던 롱겔라프섬에서도 29년이 지난 1983년 자료에 따르면 섬 주민의 28%가 암이나 백혈병 등 기존에 볼 수 없었던 질병으로 사망한 것으로 나타났다고 제시했다. 히로세 다카시(68) 씨는 의학기술서적 전문 번역가로 활발한 집필활동을 벌이면서 대기업들의 ‘기밀문서’를 다수 번역하는 과정에서 기업들의 ‘은폐된 진실’과 ‘핵문제’에 관심을 갖게 된 이후 줄곧 원전 등의 위험 등을 알리는 데 노력해왔다. 방사성 아이오딘(요오드) 지난 2011년 3월 11일 일본의 지진은 쓰나미를 일으켜 센다이 지방의 마을들을 지도에서 지워버렸다. 지진의 여파로 근처에 있는 원자력 발전소가 통제 불능 상태에 빠져 버려 많은 사람들을 공포에 빠트리고 있다. 원자력 발전소에서 일어난 사고에 사람들이 느끼는 심한 공포감은 방사선을 방출하는 방사성 원소들 때문이다. 이번에 특히 문제가 되는 방사성 원소는 아이오딘과 세슘이다. 아이오딘은 통상적으로 요오드라 불리는 원소로, 원소기호는 I, 원자번호는 53이다. 우리 몸에 꼭 필요한 원소이며, 미역, 다시마와 같은 해초류에 풍부하게 들어 있다. 아이오딘(I)은 요오드라고 흔히 알려진 원소이다. 상온에서 검푸른 고체 상태(좌)이며, 기체로 승화하면 아름다운 보라색(우)을 띤다. 가열하여 승화하는 아이오딘. 아이오딘은 휘발성 물질로 고체에서 액체를 거치지 않고 바로 기체로 승화한다. 우리 몸에 꼭 필요한 아이오딘과 방사능 아이오딘의 차이는? 동위원소(isotope) 수소(H) 원자의 핵은 양성자 1개로 구성되어 있고, 그 외의 모든 원자의 핵은 양성자와 중성자로 구성되어 있다. 양성자의 수는 특정 원자의 원자번호와 같고, 양성자와 중성자의 개수를 합한 총 수는 그 원자의 질량수(mass number)와 같다 동위원소(isotope)는 양성자 수는 같지만 중성자의 수가 달라서 질량수가 다른 핵을 가진 같은 원소를 말한다. 아이오딘의 경우 원자 번호가 53이므로 아이오딘 원자의 핵에는 53개의 양성자가 있다는 뜻이다. 가장 안정한 동위원소는 127I(양성자 53, 중성자 74, 질량수는 원소기호 앞에 윗 첨자로 표시한다)이며, 우리 몸에 필요한 것이다. 그러나, 아이오딘은 30 종류가 넘는 동위원소가 있다. 양성자는 모두 53개로 동일하지만, 중성자의 개수가 다른 형제들이다. 원자력 발전소의 사고 혹은 핵폭탄 실험과정에서는 129I 와 131I(양성자 53개, 중성자 78개)가 생성되며, 그 중에서도 131I 이 더 많이 생성된다. 자료에 따르면 전체 핵분열 생성물의 약 3% 정도가 131I 이며, 그것의 반감기는 8.04일이다. 반감기란 불안정한 핵을 포함하는 동위원소들이 최초의 양에서 그 양이 반으로 줄어드는 데 걸리는 시간을 말한다. 그러므로 131I 은 발생한 날로부터 8일이 지나면 최초로 발생한 양이 반으로 줄고, 그 다음 8일이 지나면 처음 양의 1/4 수준까지 줄어들며, 몇 달이 지나면 흔적도 없이 사라진다. 발전용으로 정상적인 수명을 다한 핵연료에는 131I 보다 129I 가 더 많이 존재한다. 왜냐하면 129I 도 핵분열의 생성물이지만 반감기가 약 1570만 년이나 되기 때문이다. 대기 중에서 검출되는 129I 는 주로 핵폭탄 실험 또는 사용 후 핵연료 처리과정에서 방출된 것이 대부분이다. 방사성 아이오딘은 왜 생기는 걸까? 핵분열 생성물의 원자량을 표시한 그래프. 원자량 90~100, 130~140사이의 원자들이 많이 생성됨을 알 수 있다. 원자력 발전은 핵 분열 결과 발생되는 에너지로 증기를 만들고, 증기를 이용하여 발전용 터빈을 돌려 전력을 생산하는 것이다. 이 때 이용되는 것이 235U (우라늄 235)의 핵분열이다. 235U의 핵분열 반응식은 보통 235U 원자가 중성자(n, neutron)와 반응하여 스트론튬(90Sr), 제논(143Xe), 새로운 중성자(2n) 를 생성하는 것이다. 그러나 원자력 발전소에서 핵 연료에 포함된 235U(양성자 92, 중성자 143)는 핵분열(nuclear fission)을 하면서 대략 30개 이상의 생성물을 쏟아낸다. 양성자 92개와 중성자 143개가 뭉쳐있는 조그마한 덩어리(235U의 핵)이 쪼개진 후, 양성자와 중성자가 다시 합쳐지는 경우의 수가 한 두 가지가 아니기 때문이다. 실제로 235U의 핵분열 생성물을 분석하면 생성된 원자의 질량수는 독특한 분포 양상을 보인다. 질량수가 118-120 정도 되는(235의 반은 117.5) 핵을 가진 원자들은 적게 생성된다. 대신 그 질량수를 중심으로 질량수가 작은 원소와 큰 원소들이 상대적으로 더 많이 생성되며, 그 각각의 양이 매우 비슷하다. 따라서 생성되는 원자의 양과 질량수 분포를 표시하는 그림은 질량수 118-120 정도에서는 움푹 들어가고, 그것을 중심으로 양쪽으로는 불쑥 튀어나온 곡선을 하고 있어, 마치 낙타 등 모습같이 보인다. 따라서 질량수가 약 130-140 가진 원자들도 많이 생성되는데, 그 중에는 방사성 아이오딘(131I)도 상당수 포함되어 있다. 핵분열 생성물의 원자량을 표시한 그래프. 원자량 90~100, 130~140사이의 원자들이 많이 생성됨을 알 수 있다. 아이오딘은 휘발성 물질로 고체에서 액체를 거치지 않고 바로 기체로 승화한다. 가열하여 승화하는 방사성 아이오딘(131I)이 흡수되는 것을 막아주는 아이오딘 정제. 성분은 아이오딘화 칼륨이다. 방사성 아이오딘의 특성 131I 을 포함하여 아이오딘이라는 물질은 휘발성이다. 고체로 존재하는 아이오딘도 실온에서 액체를 거치지 않고 곧바로 기체로 승화(sublimation)된다. 승화의 예로 자주 등장하는 물질이 아이오딘이다. 그런데 일반적으로 반감기가 매우 긴(몇천 년, 몇억 년) 방사성 동위원소들은 안정한 상태를 유지하지만, 131I 과 같이 반감기가 짧은 동위원소들은 다량의 방사선을 일시에 방출하여 안정한 상태로 변하기에 문제가 된다. 이번 사고에서 131I 와 함께 발생된 137Cs 는 반감기가 약 30년이므로 131I 에 비해 비교적 오랜 기간에 걸쳐 문제를 일으킬 가능성이 농후하다. 한편 131I 은 붕괴하면서 약한 감마선을 동반하면서 주로 베타(β) 입자(선)를 방출한다. 베타선은 굉장히 빠른 전자의 흐름으로 핵분열 직후에는 광속에 거의 가깝다. 베타선의 에너지는 방사능 핵종에 따라 크기가 다르며, 일반적으로 매우 넓은 범위에 걸쳐 에너지 분포를 갖는 특성이 있다. 그런데 131I 이 붕괴되면서 방출하는 베타선은 세포에 침투하여 세포의 변형(mutation)을 일으켜서 확률적으로 암을 유발하는 것이다. 방출되는 베타선의 에너지가 크다면 세포를 죽이는 결과를 가져온다. 그러므로 사고로 131I 증기에 노출된 시간이 길었다면 세포가 괴멸하거나 혹은 일부 세포는 나중에 암세포로 변질될 가능성이 있는 것이다. 우리 몸이 필요로 하는 아이오딘 우리 몸은 아이오딘을 필요로 하지만, 불행히도 안정한 127I 과 해로운 131I 을 구별하지 못하고 흡수한다. 기체로 된 131I 는 호흡을 통해서도 쉽게 우리 몸에 들어온다. 일상에서 음식을 통해 몸으로 흡수된 아이오딘은 갑상선 호르몬을 만드는데 이용된다. 갑상선 호르몬인 티록신과 티록신 유도체를 형성하는 과정에는 아이오딘이 필수적으로 들어간다. 이들 갑상선 호르몬들은 대사과정에 관여하며 거의 모든 세포에 영향을 미치므로 아이오딘은 반드시 섭취해야만 되는 화학물질인 것이다. 방사능 131I 도 흡수되면 갑상선에 축적이 되고, 131I 이 방출하는 베타선을 쪼인 갑상선 세포들은 나중에 암으로 발전하는 것이다. 그러므로 핵분열 원소 중에 암 유발을 잘하는 물질로 꼽는 것이 131I 이다. 그런데 131I 이 흡수되는 것을 막으려면 미리 아이오딘이 포함된 화학물질(예: KI, 아이오딘화 칼륨 혹은 요오드화 칼륨)을 해독제로 먹는다. 우리 몸에 이미 많은 양의 안정한 아이오딘(127I)이 있으니 131I 이 흡수되지 못하고 땀과 소변으로 방출될가능성이 높아지기 때문이다. 많은 양의 131I 에 노출된 사람이 배출하는 땀과 소변에도 휘발성 131I 이 포함되어 오염이 전파될 가능성도 배제할 수 없다. 다행히 아이오딘이 다른 분자와 화학결합을 하면 고정이 되겠지만 여전히 위험은 내포하고 있다. 해독제로 필요한 아이오딘은 약 130 밀리그램 정도이지만, 평소에 필요한 아이오딘은 하루에 2밀리그램 이하이다. 과량을 복용하면 역시 탈이 나니 주의를 해야 된다. 아이오딘화 칼륨. 요오드화 칼륨 아이오딘 정제의 성분은 아이오딘화 칼륨 원자 아이오딘은 전자를 잘 받아들여서 음이온인 아이오다이드( -)가 되려는 경향이 있고, 그 결과 다른 양이온과 잘 결합하여 화합물을 만든다. 해독제로 사용되는 아이오딘화 칼륨(KI)도 그런 종류의 화합물이다. 피부의 상처와 소독에 이용되는 아이오딘 팅크는 아이오딘(I2)과 아이오딘화 칼륨(KI)을 에탄올에 녹여 만든 용액이다. 빨간색을 띠는 아이오딘 팅크 용액은 옥도정기라고도 부르며, 일반가정에서는 상비약으로 많이 사용한다. 아이오딘 화합물이 첨가된 식용 소금도 판매된다. 바다에서 멀리 떨어져 살고 있는 사람들은 아이오딘이 풍부하게 포함된 해초류 먹거리가 익숙하지 않은 경우가 많다. 그런 사람들은 아이오딘 화합물이 첨가된 소금을 섭취하여 부족한 아이오딘을 보충한다. 평소에 아이오딘이 많이 포함된 해초류인 다시마, 미역, 김을 즐겨 먹는 일본사람들이다. 혹시라도 그런 음식 습성이 131I 의 흡수를 방해하여 그나마 희생자 수가 최소가 되었으면 싶다. 세슘 세슘은 무른 은백색의 알칼리 금속 원소이다. 녹는점이 28.5°C로 따뜻한 곳에서는 액체가 된다. 주된 세슘 광석인 폴루사이트. 세슘(Caesium/Cesium, 원소 기호 Cs, 원자번호 55)은 무른 은백색의 알칼리 금속이다. 세슘에는 여러 동위원소가 있는데, 원자핵에 중성자를 82개를 갖고 있는 방사성 동위원소 세슘-137은 원자핵 분열 시 생기는 생성물 중 가장 잘 알려진 것이다. 이 동위원소는 방사선 치료 등 많은 분야에서 사용되기도 하지만, 원자력 발전소 사고나 핵무기 실험에서 생기는 방사능 오염 물질 중 가장 위험성이 큰 것이다. 세슘은 석유 시추, 원자시계, 여러 광 및 전자 장치 등에도 사용된다. 세슘은 무른 은백색의 알칼리 금속 원소이다. 녹는점이 28.5°C로 따뜻한 곳에서는 액체가 된다. 주된 세슘 광석인 폴루사이트 세슘의 발견과 동위원소 세슘 Caesium 혹은 Cesium. 원자번호 55번 원소. 표준원자량 132.91g/mol, 상온에서 고체이나 녹는점이 실온에 가까움. 녹는점 28.5°C, 끓는점 671°C, 밀도 1.93g/㎤. 세슘은 1860년에 독일 과학자 분젠(Robert Bunsen, 1811~1899)과 키르히호프(Gustav Robert Kirchhoff, 1824~1887)가 광천수의 불꽃 스펙트럼에서 그 존재를 발견하였다. 발견 연도 1860년. 전자배열 [Xe] 6s1 그들이 발명한 분광기를 이용하여 발견한 첫 번째 원소이다. 스펙트럼에서 두 개의 진한 청색 선이 보이므로, 그리스어로 청색을 뜻하는 ‘caesius’를 따서 세슘으로 명명되었다. 분젠과 키르히호프는 무려 44톤의 광천수를 졸인 용액에서 여러 과정을 거쳐 최종적으로 7.3g의 염화세슘(CsCl)을 얻을 수 있었다. 세슘은 1882년에 얻어졌다. 세슘은 비교적 희귀한 금속으로, 그 존재량은 지구 껍질의 100만분의 3에 불과하다. 자연계에 존재하는 세슘은 거의 전부가 질량수가 133인 세슘-133인데, 이 동위 원소는 방사선을 내지 않는다. 방사성 동위원소인 세슘-135(반감기 230만 년)와 세슘-137(반감기 30년)은 자연계에 극미량 존재한다. 이외에도 30 여종의 세슘 동위원소가 알려져 있는데, 이들은 대부분 핵반응을 통해 인공적으로 합성된 것으로 반감기가 짧다. 세슘을 포함하는 주된 광물은 폴루사이트(pollucite)로, 전세계 매장량의 2/3 이상이 캐나다에 있다. 원자핵 붕괴로 만들어지는 방사성 세슘-137 우라늄이나 플루토늄이 중성자를 흡수하여 분열되면 보다 작은 여러 방사성 원자들이 생기고, 많은 에너지가 나온다. 이 에너지를 이용하는 것이 원자력 발전과 핵무기이다. 방사성 핵분열 생성물 중 오랫동안 환경에 큰 위험을 끼치는 것이 세슘-137과 스트론튬(Sr)-90(반감기 28.9년)이다. 이들은 각각 핵분열 생성물의 6.3%와 4.5%를 차지하며, 원자력 발전소 사고, 핵 실험, 그리고 핵폐기물에서 발생하는 방사능 오염의 주된 원인이다. 핵분열 생성물에서 가장 큰 비중을 차지하는 것은 세슘-135 (6.9%)이나, 이는 반감기가 아주 길고 따라서 시간당 나오는 방사선의 양이 적어 세슘-137에 비해 위험성은 월등히 낮다. 방사성 세슘은 우라늄이나 플루토늄이 핵분열할 때, 기체 물질인 방사성 요오드(I)나 제논(Xe)을 거쳐 만들어진다. 이들 기체 물질은 바람이나 확산에 의해 멀리 떨어진 곳까지 이동하기 때문에, 방사성 세슘도 처음의 핵분열 장소에서 멀리 떨어진 곳에서도 발견된다. 세슘-137 원자핵은 베타(β-) 붕괴를 거쳐 이와 질량수는 같으나 원자번호가 하나 더 큰 바륨(Ba) 원자핵으로 전환된다. 이 때 생성되는 바륨 원자핵의 95%는 준안정한 상태인 바륨-137m이다. 바륨-137m은 비교적 강한 감마(γ)선을 내고는 안정한 바륨-137이 되는데, 반감기는 2.55일이다. 따라서 세슘-137에 의한 방사능 피해는 주로 바륨-137m에서 나오는 감마선 때문이다. 세슘의 화학적 특성 세슘의 녹는점은 실온보다 약간 높은 28.5°C로, 금속 중에서 수은(녹는점 -38.7°C) 다음으로 낮다. 다른 알칼리 금속과 쉽게 합금을 만든다. 세슘 41%, 포타슘(칼륨, K) 47%, 그리고 소듐(Na) 12%로 이루어진 합금의 녹는점은 -78°C로, 금속성 합금 중 녹는점이 가장 낮다. 세슘은 자연계에 존재하는 원소 중 원자반경(0.264nm)이 가장 크다. 세슘은 반응성이 매우 큰 알칼리 금속으로 화학적 성질이 포타슘과 비슷하다. 공기 중에서 자발적으로 산소와 반응하여 불이 붙는 것은 물론, 찬물이 닿아도 폭발하고, -116 ˚C 이상의 온도에서는 얼음과도 반응한다. 따라서 금속 세슘은 밀폐된 용기에 든 수분이 없는 포화 탄화수소 속에 담가 보관하고, 취급 시에도 산소(공기)나 습기의 접촉을 피하여야 한다. 대부분의 화합물에서 세슘은 +1가 양이온으로 존재하며, 대부분의 세슘 염은 물에 잘 녹는다. 자연 상태의 세슘(세슘-133) 화합물은 독성이 약하고, 보통 사람들이 자연 상태에서 세슘 화합물을 접할 기회도 거의 없다. 예로, 염화세슘(CsCl)의 치사량은 소금(NaCl)이나 염화포타슘(KCl)의 치사량과 비슷하다. 따라서 방사성 세슘의 오염이 없는 경우에는, 세슘의 독성을 우려할 필요는 없다. 세슘-137은 대표적인 방사성 동위원소 중 하나로 응용 범위가 넓다. 그러나 후쿠시마 원자력발전소 사고 등 방사능 유출 사고 시 큰 문제가 된다. 세슘-137의 방사능 위험과 유용성 최근 일본 후쿠시마 원자력 발전소 사고와 관련되어 자주 언급되는 세슘의 위험성은 주로 핵분열 생성물인 세슘-137에 의한 방사능 위험이다. 원자의 방사성 성질은 그 원자가 이온이 되거나 화합물을 만들어도 변하지 않는다. 다른 방사성 물질에 노출되었을 때와 마찬가지로, 세슘-137의 방사선인 '베타선'에 많이 노출되면 암에 걸릴 위험성이 커진다. 노출된 정도가 크면 화상을 입고 사망할 수도 있다. 생물체는 비방사성인 자연 상태의 세슘-133과 방사성인 핵분열 생성물 세슘-137을 구분하지 못한다. 세슘의 생물학적 성질은 포타슘(칼륨)과 비슷하므로, 생물체는 세슘을 필수 원소인 포타슘으로 오인하여 전해질로 흡수하고, 먹이 사슬을 통해 농축시킨다. 오염된 식품, 물, 먼지를 통해 인체 내로 들어온 세슘-137은, 신체 조직의 구성 원소가 아니기 때문에, 신체 전체에 비교적 골고루 퍼진다. 세슘의 생물학적 반감기(몸 안으로 들어온 어떤 물질의 반이 몸 밖으로 빠져나가는데 걸리는 시간)는 약 110일이다. 방사성 세슘-137로 오염된 사람에게는 프러시안 블루(Prussian Blue: 화학식 Fe7(CN)18·xH20)라 불리는 파란 염료를 응급 약으로 권장하고 있다. 프러시안 블루는 장에서 세슘과 착물을 만들어 몸이 세슘을 다시 흡수하는 것을 막아 보다 빨리 몸 밖으로 배출되게 한다. 이렇게 함으로써 세슘-137의 생물학적 반감기를 약 30일로 줄여, 신체가 방사능에 노출되는 시간을 줄이는 역할을 한다. 이처럼 세슘-137은 매우 위험한 방사성 동위원소이지만, 다른 한편으로는 다양한 산업 분야에서 유용하게 사용되기도 한다. 한 유형은 방사능을 이용한 농작물 처리, 암 치료, 식품 멸균 등이다. 또 다른 유형은 방사능 추적자로 사용하는 것인데, 수분, 밀도, 수평, 두께 등을 측정하는 아주 다양한 장치가 세슘-137을 사용하고 있다. 세슘의 이용 현재 세슘의 가장 큰 용도는 포름산세슘(HCOOCs)을 석유나 천연가스 시추에 사용하는 것이다. 이 화합물의 수용액은 밀도가 물의 2.4배까지 될 수 있어, 시추공에 높은 압력을 유지하고 윤활제 역할을 한다. 또한, 세슘 화합물은 석유화학 공업에서 여러 금속 이온 촉매의 효능을 높이는데 사용된다. 그리고 세슘 화합물 용액의 높은 밀도를 이용하여, 생물 관련 연구에서는 밀도 구배 원심분리(density-gradient centrifugation) 방법으로 생물 시료에 들어 있는 입자, 분자, 또는 조각들을 밀도에 따라 분리하는데 사용된다. 세슘을 포함한 합금으로 만들어진 음극은 보다 낮은 전압에서도 전자를 잘 내어 놓는다. 이 때문에 세슘은 빛 에너지를 전기 에너지로 바꾸는 광전지, 광전자 증배관, 비디오카메라, 그리고 여러 광학 장치 부품 등을 만드는 재료로 사용된다. 그리고 세슘의 할로겐 화합물 결정은 감마선이나 X-선을 검출하는 섬광 계측기에도 사용된다. 세슘 원자시계 원자시계에 들어가는 세슘 덩어리. 세계에서 가장 정확한 세슘 원자 시계 세슘원자는 1초에 91억9263만1770번을 진동한다. 원자시계는 원자의 두 전자 준위 사이에서 전이가 일어날 때 흡수하거나 내어놓는 고유한 전자파의 파장이나 진동수를 시간의 기준으로 삼은 것이다. 세슘 원자시계는 세슘-133 원자의 전자파를 기준으로 삼은 것으로, 1955년에 처음으로 만들어졌다. 1967년에 열린 국제도량형 총회에서는 세슘 원자시계를 국제 표준시계로 채택하였는데, 1초를 세슘-133의 바닥 상태에 있는 두 전자 준위 사이의 전이에 해당하는 전자파 주기의 91억 9263만 1770배로 정하였다. 주파수 측정의 정확성이 향상되면서, 이제 세슘 원자시계는 3000만 년에 약 1초가 벗어날 정도의 정확성을 갖고 있다. 우리나라에서는 한국 표준과학연구원이 1980년부터 세슘 원자시계를 설치 운영하고, 한국 표준 시간을 제공하고 있다. 방사선의인체영향, 방사성증후군, 내부피폭, 방사성아이오딘(요오드), 세슘, 세슘-137, 방사선에의한세포조직손상, 아이오딘화칼륨, 동위원소, 방사성물질반감기 태그저장취소 이 저작물은 아래 조건 만족 시 별도 허가 없이 사용 가능합니다 저작자 명시 필수 영리적 사용 불가 내용 변경 불가 인쇄 구독하기 북마크 미투 0 X 보내기 URL복사 메일 카페 블로그 메모 일정 미투데이 페이스북 트위터 요즘 북마크 되었습니다. 네이버me 북마크함 가기 X 현재 북마크 되어있습니다. 북마크를 해제하시겠습니까? 예아니오 X 서버 접속이 원활하지 않습니다. 잠시 후 다시 시도해 주십시오. X 북마크 서비스 점검 중으로, 현재 북마크 읽기만 가능하오니 이용에 참고해 주시기 바랍니다. X URL이 복사되었습니다. 원하는 곳에 붙여넣기(Ctrl+V)해 주세요. X 이 블로거의 글이 마음에 드셨다면 네이버me에서 편하게 받아보세요. 덧글 33엮인글 공감 8 --> --> -->

방사성폐기물. 방사성 물질유출. 토양오염. 원전연료주기. 성형가공. 사용후 핵연료재처리.원자력발전 2011/03/27 17:43 http://a308501.blog.me/10105854294 일본 정부가 인체에 영향을 줄 수 있는 방사성 물질의 잠정 기준치를 현행 5m㏜ 에서 10m㏜ 이상으로 높였다. 이에 따라 물과 식품의 방사성 요오드 잠정 기준치는 연간 50m㏜ 이하, 세슘은 5m㏜ 이하로 돼 있다. 방사성 물질 유출이 진행 중인 일본 후쿠시마(福島) 원전 인근 지역에서 식수, 시금치, 우유 등에 기준치를 넘는 방사성 물질이 검출됐다. 수돗물ㆍ야채 오염 등으로 수도권 주민의 방사성물질에 대한 공포가 증폭되고 있는 것은 물론 각국의 일본산 농산물 규제도 늘고 있다. 후쿠시마 원전사태가 장기화해 주변 토양 오염이 지속될 경우 건강 위협은 물론 심각한 환경 재앙으로 번질 수 있다. 도쿄에서 재배된 채소에서도 기준치 넘는 방사성 세슘 검출 3월19일에는 이바라키현 기타이바라키(北茨城)시의 시금치에서 기준치를 약 12배 초과하는 ㎏당 2만4,000Bq의 방사성 요오드가 검출됐다. 20일 후쿠시마현과 가까운 히타치(日立)시에서 생산된 시금치에서 ㎏당 5만4,000Bq(베크렐)의 방사성 요오드가 검출됐다. 이는 식품위생법상 잠정 기준치인 2,000Bq의 27배에 해당하는 수치이다. 방사성 세슘도 기준(500Bq)보다 3배 이상 높은 1,931Bq로 측정됐다. 3월20일 브로콜리에서 kg당 방사성 요오드 1만7000베크렐과 세슘 1만3900베크렐(Bq)이 검출됐다. 후쿠시마 제1원전에서 남쪽으로 240킬로미터 떨어져 있는 도쿄 에도가와구(區)에서 23일 채취된 배추모양의 채소 '고마츠나'라는 채소에서 1킬로그램당 890베크렐의 방사성 세슘이 검출됐다. (기준치는 1킬로그램당 500베크렐) 어른들은 방사성 요오드 섭취 허용 기준치가 300 Bq(베크렐)이지만 아기들은 요오드가 어른보다 쉽게 갑상선에 쌓이는 만큼 기준치가 리터당 어른의 1/3인 100Bq(베크렐)이다. 만 1세 어린이의 경우 갑상선 내부에 누적되는 방사성 요오드 노출량은 100mSv 밀리시버트이다. 원전에서 방사성물질이 누출된 직후인 12일부터 24일까지 집밖에서만 생활한 방사성물질의 영향을 받기 쉬운 만 1세 어린이의 경우 갑상선 내부에 누적되는 방사성 요오드 노출량은 원전서 30㎞ 이상 떨어진 지역에서도 100mSv 밀리시버트를 웃돌 수 있는 것으로 나타났다. 이 수치를 넘으면 인체에 영향을 미친다. 하지만 실내에 있을 경우는 갑상선 내부 노출량이 이보다 최대 10% 정도로 줄어들기 때문에 당장 피폭 치료제인 안정요오드제 등을 먹을 필요는 없다고 원자력안전위는 설명했다. 도쿄 북쪽 사이타마현 가와구치(川口)시는 22일 시내 신고우(新鄕)정수장 취수구 물에서 1세 미만 유아의 방사성 잠정기준치인 리터당 100베크렐(Bq)을 넘는 120Bq의 방사성 요오드를 검출했다. 지바현도 이날 마쓰도(松戶)시에 수돗물을 공급하는 노기쿠노사토정수장 등 2개 정수장에서 최대 220Bq의 요오드를 확인했다. 이바라키(茨城)현 히타치오타(常陸太田)시, 도카이무라(東海村) 정수장과 '후쿠시마현 이와키시 수돗물에서도 21~23일 검사 결과 유아 음용 기준을 넘어선 최대 245Bq의 요오드가 확인됐다. 도쿄 지역 대기 중 방사선량도 계속 높아져, 0.137 마이크로시버트로 원전사고 직전의 12배 수준을 기록했다. 갑상선내 방사선량 누적치 분포 시뮬레이션. 토양 오염 현재 후쿠시마 제1원자력발전소에서 요오드 등 방사성 물질이 계속 쏟아져 나오고 있어 토양 오염은 갈수록 악화될 전망이다. 24일 일본원자력위원회의 조사 결과 후쿠시마현 이타테, 북서쪽으로 약 40㎞ 떨어진 이다테무라(飯館村) 토양에서 세슘-137이 기준치의 4배에 해당하는 kg당 16만 3000베크렐이 나왔다. 이를 제곱미터로 환산하면 326만 베크렐이 된다. 체르노빌 원전 사고 때 주민을 강제로 이주시킨 지역의 최소 기준인 세슘 55만 베크렐의 6배이다. 요오드의 반감기는 8일로 비교적 짧지만, 세슘-137의 반감기는 30년이다. 이타테지역 에 향후 수십 년 동안 사람이 살기 어렵게 되었다. 토양오염 정화방법. 흙에서 방사성 물질만 흡수하거나 제거하는기술이 아직 개발되지 않았고 오염 범위도 넓어서 향후 경작을 계속하려면 오염지역 일대의 토양 전체를 파내고 새 흙으로 교체해야 할 수도 있다. 흙을 일일이 씻어내기도 쉽지 않다. 이런 상황에서 식물 재배가 유력한 대안으로 주목받고 있다. 식물은 자라는 데 필요한 물질을 토양에서 흡수한다. 이 때 방사성 물질도 같이 흡수하기 때문에 다 자란 식물을 거둬 처리하면 토양에서 방사성물질을 제거할 수 있다. 방사성 물질을 잘 흡수해 체내에서 저장하는 식물로는 보리, 민들레, 쐐기풀이 있다. 이런 식물들의 씨앗을 뿌려 일정기간 방사성 물질을 흡수하게 한 뒤 폐기처분하고 다시 씨앗을 뿌리는 과정을 반복하면 토양을 정화할 수 있다. 보리, 민들레, 쐐기풀 후쿠시마 제1원자력발전소 남쪽 방수구 330m 떨어진 바닷물에서 기준치의 1250배에 달하는 방사성 요오드131, 기준치의 79.6배의 세슘-137이 검출됐다. 정부는 후쿠시마 원전 반경 20㎞ 이내에 내렸던 완전 대피령을 확대해 20㎞~30㎞ 권역의 주민 1만1000명에게 자율적인 완전 대피를 당부했다. 방사성 물질 오염수 방출 일본 후쿠시마 제1 원전의 방사성 물질에 오염된 물 1만 1500t이 4월4일 바다에 유입됐지만, 해류의 흐름으로는 2-3 년 뒤에나 태평양을 한바퀴 돌아 한반도 앞바다에 도달할 것으로 전망했다. 해외 전문가들은 방사성 물질 오염수 방출로 인한 위험은 원전 근해에만 국한 된다는 의견이다. 방출 지점으로부터 9.8km이내의 연안 생물은 유전자 변이 등 피해를 볼 수 있다. 미국 우주홀해양연구소는 "바다 쪽으로 30km만 나가도 방사성 물질 농도는 해안의 1000분의 1 수준으로 희석된다." 며 해산물에도 큰 위해를 끼치지 않을 것이라고 한다. 바닷물에 유입된 방사성 물질은 시간이 흘러 오염되지 않은 바닷물이나 빗물과 섞여 농도가 떨어지길 기다리는방법 밖에 없다. - - 원전연료주기 우라늄은 석탄처럼 땅속에 묻혀 있기 때문에 먼저 채굴작업을 통해서 캐내야 한다. 광산에서 캐낸 우라늄 원광 속에는 흙과 같은 불순물을 제거하는 정련 작업이 필요하게 된다. 자연 속에 존재하는 천연우라늄에는 원자핵분열이 가능한 우라늄235가 약0.7% 밖에 없고 나머지는 우라늄238로 구성되어 있다. 우라늄을 원자력발전소의 연료로 사용하기 위해서는 천연우라늄에 포함되어 있는 우라늄235의 비율을 2∼5%로 높여 주어야 하는데, 이러한 작업을 농축이라고 부른다. 농축공장에서 만들어진 농축우라늄을 담배필터 모양으로 만들어서 고온처리를 하게 되면 원자력발전소에서 사용되는 원전연료의 소자(펠렛)가 된다. 이를 지르코늄으로 만든 가느다란 튜브에 수백 개를 집어넣고 원전 연료봉을 만든다. 이렇게 만들어진 원전 연료봉을 여러 개로 묶어 하나의 다발로 만든다. 원자로에 들어가는 원전연료의 최종 형태는 바로 이러한 원전연료 집합체가 된다. 이렇게 원전연료집합체를 만드는 작업과정을 원전연료성형가공이라고한다. 원자로에 장전된 원전연료는 발전연료로서의 역할을 수행한 뒤 원자로에서 끄집어내는데, 이것을 사용후 연료라고 한다. 이 사용후 연료에는 연료로 다시 사용할 수 있는 우라늄235와 플루토늄239가 남아 있다. 이처럼 사용후 연료에 남아 있는 유효성분을 다시 활용하기 위하여 분리하는 작업을 재처리라고 합니다. 이와 같이 땅속에 묻혀 있던 우라늄을 원전연료로 만들어 전기를 만드는데 사용하고, 사용하고 난 후의 원전연료를 재처리하여 다시 원전연료로 활용하는 우라늄의 일생을 원전연료주기라 한다 원전연료성형가공 경수로 원전연료의 성형가공 경수로용 핵연료 성형가공의 범위는 농축공장에서 가져오는 UF6를 UO2분말로 만드는 재변환 공정, UO2분말로 소결체를 만드는 소결체 공정, 소결체를 지르칼로이 피복관에 장입하는 연료봉 공정, 그리고 골격체에 연료봉을 장입하는 집합체 제조공정으로 이루어져 있다. 핵연료 교체및 장전작업 소결체 공정. 연료봉 공정, 집합체 제조공정 사용후 연료 원자로에서 3~5년간 핵분열을 하며 연소한 연료는 교체하는데, 이를 '사용후연료'라고 한다. 사용후연료에는 핵분열성물질인 우라늄-235와 플루토늄-239가 1% 가량 들어있으며, 이는 천연우라늄 속의 핵분열성물질보다 많은 양이다. 일부 국가에서는 이를 재처리해 사용하기도 한다. 원자력발전의 가장 큰 특징 중의 하나는 연료를 재생하여 사용할 수 있다는 것아다. 다른 산업과는 달리 원자력발전에서는 한번 사용하고 난 사용후 핵연료에서 우라늄과 플루토늄을 꺼내어 몇번이나 더 사용할 수 있는 효율성을 지니고 있다. 원자력발전에 이용되는 핵연료는 우라늄-235와 우라늄-238로 구성되어 있다. 그런데 우라늄-235는 핵분열을 일으키지만 우라늄-238은 핵분열을 하지 않는다. 최초의 사용방법은 우라늄-235를 핵분열시켜서 그 에너지로 전기를 생산하는 것이다. 그런데 이 과정에서 우라늄-238은 플루토늄-239라는 원소로 변하게 된다. 이 플루토늄-239는 우라늄-235와 같이 핵분열을 하므로 이것을 빼내어 다시 사용하면 '우라늄의 효율성'이 높아지게 되는 것이다. 플루토늄-239는 현재 사용되고 있는 경수로에서도 사용할 수 있지만 고속증식로에 사용할 경우 자원의 이용 효율을 60배로 늘릴 수 있다. 또한, 사용후 핵연료에는 천연우라늄 속에 포함된 0.72%의 우라늄-235보다 많은 0.9%정도가 남아 있기 때문에 이를 꺼내어 다시 사용할 수 있다. 그러나, 이렇게 사용후 핵연료에 포함된 우라늄과 플루토늄을 이용하기 위한 재처리기술은 농축기술과 함께 군사적으로 매우 민감한 기술로서, 일부 선진국에서만 독점하고 있다. 사용후 핵연료의 재처리 현재 사용후 핵연료의 재처리가 실용화되고 있는 습식 Purex법의 개요를 보면 다음과 같다. 재처리주요공정 : 수령, 저장→절단, 녹임→분리→분배→정제→탈질→저장 (1) 사용후 핵연료의 수송 사용후 핵연료는 고 방사능을 갖고 있기 때문에 무거운 차폐용기(cask)에 넣어 수송한다. (2) 사용후 핵연료의 인수 및 저장 사용후 핵연료는 cask에서 재처리공장의 저장 pool로 운반된 후 여기서 연료중의 방사능을 감쇄시키기 위해 일정기간 냉각 저장된다. (3) 절단 Zircaloy 피복의 산화우라늄 연료는 먼저 기계처리 공정으로 옮겨져서 절단기에 넣어져 작은 조각으로 절단되고 절단된 연료는 침출 용해공정으로 이동된다. (4) 연료의 용해 절단된 연료는 용해조에서 질산으로 연료부분만 화학적으로 침출 용해하여 피복재와 분리시킨다. 남은 피복편은 고준위 고체폐기물 저장소로 보내지며, 연료 용해액은 다음의 분리공정으로 이동한다. (5) 우라늄 및 플루토늄의 분리 이 공정에서는 용액내의 우라늄, 플루토늄 및 핵분열 생성물을 각각 분리하는 것이 목적이다. 분리하기 위한 수단으로서 Purex법을 사용한다. 분리의 제 1 cycle과 분리 제 2 cycle을 거쳐 우라늄 용액과 플루토늄 용액으로 분리한다. 각각의 분리된 용액은 정제공정으로 보내져서 용매추출법에 의하여 정제된다. (6) 질산 우라늄의 탈질산 정제된 우라늄 용액은 증기 농축후 질산탑에 공급되어 고온의 공기와 접촉하여 이산화 우라늄 분말로 변한다. 방사성폐기물. 핵에너지를 사용하는 과정에서 발생하는 불필요한 방사성물질이다. 원자력시설이나 방사성물질을 다루는 작업장 또는 실험실에서 나오는 폐기물, 핵분열생성물, 냉각수, 냉각가스 등의 누출물뿐 아니라 실험이나 작업에 사용된 공구, 헝겊, 종이, 세척수 등이 방사성폐기물로 간주된다. 방사성폐기물의 폐기 및 처리에서는 그것에 의한 주변의 자연방사능에 대한 영향이 최대 허용선량(許容線量)의 1/10 이하여야 한다는 것이 법적으로 규정되어 있다. 방사성폐기물 처리방법 ①고체폐기물은 불연물(不燃物)과 가연물로 나누어 가연물은 소각한 후 재를 불연물과 함께 드럼통에 넣고, 이것을 콘크리트로 굳힌 후 깊은 바다 또는 땅 속에 묻는다. ②액체폐기물은 이온교환법에 의해 농축해서 드럼통에 넣거나 또는 화학적으로 처리한 후 대량의 물로 희석해서 방류한다. ③기체상태인 폐기물은 반감기가 짧은 핵종(核種)의 감쇠를 기다려 필터로 여과하여, 공중의 방사성물질의 농도가 최대 허용농도의 1/10 이하임을 확인하면 배기설비로부터 방출하는 방법이 취해지고 있다. 그러나 이러한 방법도 방사능에 의한 환경오염을 방지하는 근본적인 해결법이라고는 할 수 없으며, 원자력이용이 본격화됨에 따라 증대하는 폐기물 처리문제는 중요한 과제가 되었다. 방사성 폐기물은 방사능 준위에 따라 고준위 방사성폐기물과 저준위 방사성폐기물로 구분할 수 있다. 고준위 방사성폐기물은 핵연료로 사용하고 난 후의 핵연료와 이것의 재처리과정에서 나오는 폐기물로 95% 이상을 재활용할 수 있기 때문에 폐기물로 간주하지는 않는다. 저준위 방사성폐기물 중에서 비교적 방사능 준위가 높은 것을 중준위 폐기물로 구별하기도 한다. 저준위 방사성폐기물의 대부분은 베타선이나 감마선을 내는 베타/감마 폐기물이며 어느정도 이상 세기의 알파선을 내는 것을 알파폐기물이라고 한다. 그리고 알파폐기물 중에 초우라늄원소를 포함하는 것을 초우라늄폐기물(TRU폐기물)이라고 한다. 저준위 방사성폐기물은 원자력발전소의 운전원이나 보수요원이 사용한 장갑·덧신·작업복·걸레·각종 교체부품, 관련 산업체·병원·연구기관에서 나오는 폐기물로 방사성폐기물 드럼에 시멘트로 고정시켜 폐기물저장소에 보관하여야 한다. 저준위 방사성폐기물 중에서 원자력 발전소(원전)에서 발생하는 폐기물은 원전수거물이라고 하며 그 형태에 따라 기체, 액체, 고체로 구분하며 저장방법의 차이가 있다. 기체폐기물은 밀폐탱크에 저장한 후 방사능이 기준치 이하로 떨어지면 고성능(입자제거 공기) 필터(HEPA 필터)에 여과하여 대기로 방출한다. 여과에 의해 99.99% 이상 제거되며 필터는 수명을 다한 후 고체폐기물로 처리한다. 액체폐기물의 중량농도는 ppb(10억 분의 1) 이하로 저장조에 모았다가 증발장치를 이용해 깨끗한 물을 재활용하고 찌꺼기는 안정된 고체로 만들어 철제드럼에 넣어 밀봉하여 저장한다. 방사능준위가 낮고 잡염분이 적은 폐액은 여과한 후 대량의 잡배수와 희석하여 방출하기도 한다. 고체폐기물은 가연성과 불연성으로 나눌 수 있는데, 가연성 고체폐기물은 소각시켜 재로 만들어 부피는 1/20 정도로 줄인다. 부패성 동물사체나 식물시료는 냉동보존 등을 한 후 소각시킨다. 냉각처리과정에서 나오는 배기 역시 방사성물질에 노출되는 경우가 있으므로 처리에 주의한다. 불연성 고체폐기물은 압축하거나 용융고화하여 철제드럼에 넣어 밀봉상태에서 발전소나 저장고에 저장한다. 폐기물처리장은 원전수거물처리장이라고도 하며 방사성폐기물은 땅을 얕게 파서 드럼을 쌓는 전층처분과 땅속 깊은 곳 또는 산속이나 바다 밑에 동굴을 파서 폐기물드럼을 쌓는 심층처분방식이 있다. 처분장은 지진의 위험이 없고, 지반침하 등의 우려가 없으며, 지하수의 흐름이 없는 단단한 암반이나 지질학적으로 안정된 지역에 건설한다. 또한 인구밀집지역이나 자원개발가능한 지역은 피하고 폐기물에서 나오는 열을 잘 전도할 수 있는 물질이 많은 곳이어야 한다. 원전수거물의 처분은 방사성물질이 누설되지 않도록 고체로 만든 후에 철제드럼이나 콘크리트용기에 넣어 콘크리트구조물 또는 암반 속 동굴에 격리하여 생태계에 영향을 미치지 않도록 한다. 방사성폐기물, 방사성물질, 방사성물질의잠정기준치, 토양오염, 해양오염, 원전연료주기, 사용후핵연료재처리, 원전연료성형가공, 방사성물질오염수 태그저장취소 이 저작물은 아래 조건 만족 시 별도 허가 없이 사용 가능합니다 저작자 명시 필수 영리적 사용 불가 내용 변경 불가 인쇄 구독하기 북마크 미투 1 X 보내기 URL복사 메일 카페 블로그 메모 일정 미투데이 페이스북 트위터 요즘 북마크 되었습니다. 네이버me 북마크함 가기 X 현재 북마크 되어있습니다. 북마크를 해제하시겠습니까? 예아니오 X 서버 접속이 원활하지 않습니다. 잠시 후 다시 시도해 주십시오. X 북마크 서비스 점검 중으로, 현재 북마크 읽기만 가능하오니 이용에 참고해 주시기 바랍니다. X URL이 복사되었습니다. 원하는 곳에 붙여넣기(Ctrl+V)해 주세요. X 이 블로거의 글이 마음에 드셨다면 네이버me에서 편하게 받아보세요. 덧글 36엮인글 공감 11 --> --> -->

원자력발전소.원자력에너지.핵에너지.원자로의구조.원자폭탄.가압경수로.방사성폐기물처리와원전폐쇄. 원자력발전 2011/03/24 11:04 http://a308501.blog.me/10105639450 원자력에너지를 이용한 發電 원자력발전소. 1979. 오스트레일리아. 핵반응으로 나온 열로 증기를 만들어 전기에너지를 생산한다. 사진 가운데 높은 냉각탑에서 발전하고 남은 열을 처리한다. 원자력발전소의 면적은 대개 80-120ha이다. 원자력발전에는 냉각수가 굉장히 많이 필요하기 때문에 주로 바다, 큰 강, 호수 근처에 발전소를 세운다. 원자력발전소는 몇 개의 주요 건물로 이루어지며, 그 중 한 건물에는 원자로와 관련 설비가 다른 건물에 발전기와 터빈이 설치된다. 또한 원자력발전소에는 사용하지 않는 연료와 이미 사용한 연료를 저장하는 곳이 있다. 원저력발전소는 대부분 자동으로 작동하며, 주제어실에서 원자로 전체의 기능을 계속 감시한다. 원지로가 있는 건물은 두꺼운 콘크리트 바닥과 두꺼운 강철벽이나 강철심이 들어 있는 두꺼운 차폐콘크리트벽으로 되어 있다. 강철과 콘크리트는 원자로에서 사고가 나서 방사능이 누출되더라도 외부로 새지않게 한다. 원자력발전. 원자로에서 물을 증기로 변환시킨 다음 그 중기로 터빈 발전기를 돌려 전기에너지를 만들어 낸다. 전기에너지는 많은 전선들을 통해 변전소로 간다. 위 그림의 발전소는 원자로의 노심 내부에서 증기를 생산하는 비등수형 원자로를 사용하고 있다. 터빈발전기를 돌리는 데, 사용된 증기는 냉각되어 물이 되고 이 물은 다시 사용된다. 원자로는 사고가 났을 때 원자로에서 방사능물질이 누출되는 것을 막기 위해 강철과 콘크리트로 만든 구조물 안에 들어 있다. 증기 공급시스템. '가압경수형원자로'에 사용하는 시스템이다. 가압경수로는 고압에서 물을 끓인다. 높은 압력에서 물은 보통 때 끓는 점보다 높은 온도에서도 끓지않고 계속 가열된다. 이 물에서 나온 열이 '증기발생기'의 물을 끓인다. 원자로에서 나온 물은 펌프로 보내져서 다시 사용된다. 터빈을 돌리고 난 증기는 '응축기'로 보내서 물로 만들어 증기발생기에서 다시 사용된다. 주제어실. 여러 종류의 컴퓨터, 갖가지 스위치, 그 밖의 장치들이 있다. 이 장치들로 전력 생산을 조절하고 안전시스템을 감시한다. 원자력에너지는 핵에너지라고도 하는데, 태양의 엄청난 빛과 열, 핵폭발의 폭발력도 핵에너지에 의한 것이다. 핵에너지는 '원자핵이 묶여 있는 힘'으로 원자핵이 변할 때 나온다. 핵에너지의 사용법은 아직 완전히 개발되지 않았지만, 핵에너지를 완전히 사용할 수있게 되면 수백만 년동안 전세계에 전력을 공급할 수 있게 될 것이다. 모든 물질이 원자로 이루어져 있다는 사실은 그 이전에 이미 알려져 있었으나, 원자의 거의 모든 질량이 핵에 집중되어 있고 핵이 아주 강한 힘으로 묶여 있다는 사실은 20세기 초에 알려졌다. 과학자들이 핵에너지를 대규모로 끌어낸 최초의 일은 제2차세계대전(1939-1945)이 시작되고 3년 뒤인 1942년 미국 시카고대학에서 였다. 이 성공은 원자폭탄의 개발로 이어져 1945년 7월16일 미국 뉴멕시코 앨러머고도 근처 사막에서 최초로 원저폭탄 폭발 실험을 했다. 폭발 중심부의 온도는 거의 태양 중심부의 온도만큼 높았다. 그 해 8월 미국이 일본의 히로시마, 나가사키에 원자폭탄을 떨어뜨렸다. 두 도시는 거의 완전히 파괴되었으며 제2차세계대전은 끝났다. 1949년 옛소련은 세계에서 두번째로 원자폭탄을 보유한 나라가 되었다. 1945년부터는 핵에너지를 평화적으로 이용하는 방법이 개발되었다. 핵에서 나오는 에너지는 열을 많이 내는데 이 열로 물을 가열해서 증기를 만들어 그 증기의 힘으로 전기를 생산할 수 있다. 따라서 공학자들은 핵에너지를 만들고 제어할 수 있는 '원자로'를 개발했다. 원자로는 용광로와 비슷하게 작동하지만 석탄이나 석유와 같은 화석연료 대신 우라늄을 연료로 사용한다. 원자로에서는 우라늄을 태우지 않고 핵분열시키는데, 우라늄원자핵은 쪼개지면서 엄청난 에너지를 열의 형태로 방출한다. 예를 들어 우라늄 1kg을 핵분열시키면 석탄 3,000톤을 태울 때 나오는 양만큼 열이 나온다. 원자력발전은 핵에너지를 평화적으로 이용하는 가장 중요한 방법인데 프랑스나 벨기에 같은 나라는 전체 에너지 생산의 절반 이상을 원자력에 의존한다. 핵에너지를 동력으로 이용하는 잠수함과 배도 있는데, 이들은 원자로에서 나오는 증기로 프로펠러를 돌려 움직인다. 원자로에서 핵분열이 일어날 때 나오는 '핵방사선'은 의료, 산업, 과학 분야에 이용한다. 그러나 핵방사선은 아주 위험해서 사람이 위험량의 방사선에 노출되면 '방사선질환'에 걸리게 된다. 이런 이유로 원자력발전소에서는 두꺼운 콘크리트와 철근벽으로 원자로를 감싸서 핵반응에서 발생하는 핵방사선이 밖으로 나오지 않게 한다. 1.전력생산 전세계에서 사용하는 전력은 거의 모두 화력발전이나 수력발전으로 생산된다. 화력발전은 물을 끓여서 만든 증기의 힘으로 전력을 생산하고 수력발전은 댐이나 폭포에서 떨어지는 물의 힘으로 발전한다. 그렇지만 충분히 수력발전을 할 정도로 수자원이 풍부한 나라는 그다지 많지 않아서 대부분은 화석연료로젼력을 생산한다. 그러나 화석연료도매장량이 제한되어 있는 데다, 전력수요는 매년 증가하기 때문에 원자력 발전의 중요성이 점점 커지고 있다. (1)원자력에너지의 분포 세계 30여 개 나라에서 원자로 435여기를 가동하고 있지만 원자력발전으로 생산하는 전기에너지는 세계 전기에너지 의 20%도 안된다. 세계에서 원자력발전을 가장 많이 하는 나라는 미국이다. 그밖의 주요 원자력 생산국으로는 프랑스, 일본, 독일 등이 있다. 그러나 유럽에서는 원자력발전이 경제성이 떨어지고 환경오염의 주범이라고 판단하여 원자력발전소 건설을 중단하거나 폐쇄하고 대체에너지 개발에 힘을 쏟고 있다. 울진 원자력발전소. 완전한 국산 원자력발전소의 우수성을 입증하였다. 우리나라 원자력발전소 현황 국제 원자력 사고 등급(INES). 100만 kw급 원자력발전소는 1시간에 100만kwh의 전력을 만들어 낸다. 일반 가정에서 하루 3kw를 소비하고 지하철 1대 (10량기준)가 1km를 달리는데 2,21kwh를 사용한다. 서울 지하철 2호선의 경우 하루에 100만kw를 소비한다고하니 100만kw급 한국표준원전을 1시간 운전하면 서울 지하철 1일 전력 소모량을 만든다. (2)원자력발전의 장단점 원자력발전은 두 가지 주요 장점이 있다. 원자력발전은 화력발전보다 훨씬 적은 연료로 엄청난 전력을 생산한다. 우라늄 1톤으로 얻을 수 있는 전력은 석탄 300만 톤이나 석유 1,200만 배럴로 얻을 수 있는 전력과 같다. 또한 우라늄은 화석연료와 달리 에너지를 내면서 대기중에 오염물질을 배출하지 않는다. 그러나 원자력발전에는 몇 가지 단점이 있다. 원자력발전소는 화력발전소보다 건설비용이 많이 든다. 또한 많은 양의 위험한 방사능물질을 다루므로 안전하게 운영하려면 화력발전소에서 필요한 것보다 더 많은 안전기준을 지켜야 하며, 아무리 위급한 상황에도 자동으로 바르게 대처할 수 있어야 한다. 게다가 우라늄은 핵연료로 사용된 뒤에도 계속해서 위험한 방사선을 낸다. (3)원자력발전의 완전한 개발 전문가들은 21세기 중반이 되면 석유량이 줄어서 석유를 탐사하는 데 비용이 너무 많이 들 것이라고 말한다. 중국, 러시아, 미국을 비롯한 몇몇 나라들은 수백 년 동안 사용할 수 있는 석탄을 보유하고 있지만 석탄은 연소할 때 대기 중에 황을 비롯한 오염물질을 내뿜어 환경을 파괴한다. 원자력발전이 완전히 개발되면 석탄과 석유를 사용한 전력 생산은 모두 원자력으로 대체될 것이다. 그러나 원자력발전이 완전히 개발되기 전에 해결해야 할 문제들이 있다. 오늘날 전세계의 모든 원자로는 우라늄-235를 원료로 사용한다. 그러나 우라늄-235의 매장량은 한정되어 있기 때문에 지금과 같은 속도로 사용하면 2050년 정도에는 우라늄량이 감소해 채광과 처리 과정에 너무 많은 비용이 들게 될 것이다. 그렇기 때문에 원자력에너지가 다른 에너지자원을 대체하기 위해서는 우라늄-235보다 더 풍부한 연료를 사용할 수 있어야만 한다. 2,원자력에너지의 생산 우라늄 모든 대형 원자력발전소는 우라늄-235를 핵분열시켜서 전력을 생산한다. 그러나 천연우라늄은 약 0.71%만 우라늄-235이고, 약 99.28%가 우라늄 -238이다. 광석에서 우라늄-235와 우라늄-238을 분리하기가 아주 어렵고 비용이 많이 들기 때문에 원자로에서는 대부분 우라늄-238을 연료롤 사용한다. 그렇더라도 연료에는 연쇄반응(원자핵의 분열같이 자동으로 진행되는 반응)을 일으키기에는 충분한 우라늄-235가 들어 있다. 우라늄을 핵연료로 사용할 때에는 채광에서부터 페기물을 버릴 때까지 사용 전후에 특별한 처리를 해야 한다. 원자로. 노심, 제어봉, 반응용기로 이루어져 있다. 노심에는 연쇄반응으로 열을 발생하는 우라늄 알갱이들이 가득 들어 있는 길다란 금속관 연료봉들이 들어 있다. 제어봉은 연쇄반응(연료의 핵반응 속도)을 제어한다. 반응용기에는 증기로 만들 물이 들어 있다. 원자로의 연쇄반응은 감속재와 냉각재로 조절된다. 두산중공업 창원 원전설비 공장. 원자로 적은 양의 연료를 핵분열시켜 많은 에너지를 얻는장치. '핵반응로'라고도 하며 주로 열의 형태로 에너지를 만든다. 핵분열이란 우라늄이나 플루토늄 원자핵이 쪼개지는 것이다. 원자로에서 발전소, 큰 배, 잠수함 따위에 열을 공급하면 이 열이 물을 끓여서 고압의 증기를 만들어 증기터빈을 돌린다. 원자로는 구조와 크기가 다양하지만 대개 노심, 감속재, 제어봉, 냉각재, 반응용기로 이루어져 있다. 원자로는 여러 방사성물질을 만드는 데에도 이용한다. '방사성동위원소'라는 이 물질은 농업, 산업, 의학 분야에 중요하게 사용된다. 그러나 이들 물질이 내는 방사능은 아주 위험하기 때문에 조심해서 다루어야 한다. 원자력에너지를 직접 다른 형태의 에너지로 바꾸는 방법은 아직 발견되지 않았다. 원자폭탄은 제어할 수 없는 핵분열로 파괴력을 얻지만 원자로는 통제된 핵분열을 일으키기 때문에 원자로에서 나오는에너지로 전기를 일으키거나 다른 평화적인 목적에 사용할 수 있다. (1)노심 원자로의 핵심 부분으로 그 안에 핵연료가 들어 있으며 노심 안에서 핵분열 연쇄반응이 일어난다. 노심은 원자로 반응용기 바닥에 가깝게 있고 핵연료는 상부지지판과 하부지지판 사이에 막대형태로 들어간다. (2)감속재 핵분열에서 나오는 중성자는 속력이 아주 빠르다. 그러나 연료로 사용하는 우라늄 -235와 우라늄-238혼합물에서 연쇄반응이 일어나려면 중성자의 속력이 느려야 하므로 감속재를 이용해서 속력을 줄인다. 감속재로는 대개 흑연, 물(경수), 중수(D2O)를 사용하는데, 자유중성자가 이들 물질 속을 통과하면 속력이 느려진다. 중수는 산소와 중수소의 화합물이다. 감속재가 핵분열로 방출되는 중성자의 속력을 느리게 하면 다른 우라늄-235원자가 중성자를 쉽게 잡을수 있게 되어 연속적으로 핵분열을 일으킨다. 반면 감속재가 중성자의 속력을 줄이지 않으면 많은 중성자가 핵분열을 하지 않은 우라늄-238원자에 흡수되어 버린다. (3)제어봉 연쇄반응의 속도를 조절하는 제어봉은 붕소, 카드뮴과 같이 중성자를 흡수해도 변하지 않는 물질로 이루어져 있다. 노심에 연료를 넣은 다음 노심에서 제어봉을 단계별로 빼내어 중성자가 조금만 흡수되게 한다. 이렇게 하면 연료 스스로 연쇄반응이 일어난다. 연쇄반응이 시작되면 높이는 여분의 중성자를 흡수해 폭발이 일어나지 않게 한다. 원자로의 출력을 높이려면 제어봉을 약간만 빼내어 중성자를 적게 흡수하도록 해 반응 속도를 높인다, 붕소나 카드뮴 따위 원소가 들어 있는 긴 금속 막대로 이 원소들이 자유 중성자를 흡수해서 연쇄반응을 제어한다. 제어봉을 노심에 넣었다 뺐다 해서 연쇄반응의속도를 조절한다. (4)냉각재 물이나 이산화탄소 따위 물질이며 연쇄반응에서 열을 빼앗아 원자로의 노심이 녹지 않도록 하고 이 열을 원자로 밖으로 빼내어 물을 가열해서 증기로 만든다. 원자로에서 발생하는 강한 열을 원자로 밖으로 운반한다. 그 열로 원자력발전소의 발전기를 돌려서 전기를 생산한다. 그와 동시에 냉각제는 원자로 노심의 온도를 조절해서 과열을 막는다. 가스, 액체, 액체금속 따위가 냉각재로 사용된다. 원자로는 냉각재의 종류와 냉각재의 사용 방법에 따라 나눌 수 있다. '가스냉각식 원자로'는 이산화탄소나 헬룸으로 원자로 노심의 열을 증기발생기로 운반한다. 증기발생기는 이 열로 증기를 만들어 발전기를 돌리는터빈으로 보낸다. 원자로 중에는 우리가 보통 사용하는 물인 경수(센물)를 감속재와 냉각재로 사용하는 '경수로'가 많다. 연쇄반응이 시작될 때 노심 안에 물을 감속재로 넣는데 연쇄반응이 시작되고 나면 이 물이 냉각재 구실도 한다. 물을 냉각재로 사용하는원자로에는 '비등수경수로'와 '가압경수로'가 있다. 비등경수로는 노심의 열로 물을 끓여서 증기를 만들고 이 증기를 발전기와 연결된 터번으로 보낸다. 가압경수로에서는 물을 고압으로 유지해서 끓지 않게 하면서 계속 가열해 이 뜨거운 물을 열교환기로 보내서 증기를 만든다. 경수로에는 크게 두 종류가 있다. 그 중 하나인 '가압경수로'는 반응 용기 밖에서 증기를 만들고 또 다른 하나인 '비등경수로'는 반응용기 안에서 증기를 만든다. 원자력발전소에서는 대부분 가압경수로를 사용한다. 가압경수로는 노심 안에서 감속재로 사용하는 물을 아주 높은 압력 상태에서 가열한다. 물에 높은 압력을 가하면 끓는점 100도를 넘어도 끓지않고 계속 가열되는데, 물은 연쇄반응으로 316도까지 가열한다. 이렇게 가열한 아주 뜨거운 물을 파이프로 끌어내어 이 열로 원자로 밖 증기발생기에 물을 끓려서 증기를 만든다. 비등경수로에서는 노심 안에서 감속재로 사용하는 물을 연쇄반응으로 끓여 증기를 만든다. 이렇게 발생한 증기는 파이프로 운반해서 발전소의 터빈을 돌리는 데 사용한다. 우리나라 원자로는 별도의 '증기발생기'가 있는 '가압형원자로'를 사용한다. 가열된 물을 증기로 바꿔 발전기로 보내주는 장치이다. 증기발생기에서 물이 수증기로 바뀌면 열에너지가 방출되며 남은 물이 차가워진다. 찬물은 밀도가 높아져 아래로 내려가기 때문에 냉각수가 순환하는 조건이 만들어진다. 감속재와 냉각재로 경수가 아닌 다른 물질을 사용하는 원자로도 있는데, '중수로'는 감속재와 냉각재로 중수(D2O)를 사용한다. 중수는 중수소와 산소의 결합으로 이뤄진 물로 보통의 물보다 분자량이 큰 물이다. 우리나라 월성원자력발전소에서 사용하는 가압중수로의 증기 생성은 다른 원자력발전소에서 사용하는 가압경수로 와 비숫하다. 그러나 가압중수로는 천연우라늄을 사용하고 운전중에도 핵연료를 교체할 수 있다는 장점이 있다. 원자력발전에서 전기에너지를 만드는 증기터빈은 화력발전소에서 사용하는 것과 비숫하다. 원자로에서 빌생한 증기가 터빈을 돌리고 터빈이 발전기를 돌린다. 많은 발전소에서 발전 전기와 터빈이 결합되어 있는 '터빈발전기'를 사용한다. 터빈을 돌린 증기는 '응축기'로 보내져 다시 물로 바뀐다. 이렇게 해서 원자로는 같은 물을 계속 다시 사용할 수 있다. 그러나 응축기가 증기를 냉각시키려면 계속 차가운 물을 공급해야 한다. 그래서 발전소에서는 대개 가까운 강이나 호수에서 물을 끌어다 쓰고 응축기를 통과한 뜨거운 물은 대개 강이나 호수에 버린다. 이 물이 '열오염'을 일으켜 강이나 호수의 생태계를 파과할 수 있다. 그러나 어떤 지역에서는 이 뜨거운 물을 이용해서 추운 계절에 바닷물의 온도를 높여 어류를 양식하기도 한다. 열오염 문제를 해결하기위해서 새로 건설되는 원자력발전소에서는 증기나 수증기로 대기 중에 방출되고 냉각된 물은 다시 응축기에 사용된다. 증식로 중에는 액체나트륨을 냉각재로 사용하는 것도 있다. 증식로는 핵분열이 일어나는 동시에 연쇄반응으로 새로운 핵분열물질을 만드는 원자로이다. '액체금속냉각식 고속증식로'에서는 나트륨이 노심에서 열을 흡수한 다음 그 열을 열교환기로 보내 열교환기에서 증기를 만든다. (5)연료의 준비 우라늄 광석을 채광한 다음 잘게 부수고 정제하는 긴 과정을 거쳐서 순수한 우라늄을 분리해낸다. 경수는 다른 감속재에 비해 자유중성자를 많이 흡수하기 때문에 경수로에 사용하는 연료는 우라늄-235함유량이 많아야 자유중성자가 우라늄-238의 핵을 때려서 핵반응을 일으킬 확률이 높다. 분리한 우라늄은 '농축공장'으로 보낸다. 농축공장에서는 원자로에 따라 연료에서 우라늄-238을 얼마간 없앤다. 경수로에 사용하는 연료는 우라늄-235가 2-4%정도 되어야 한다. 핵폭탄이나 핵잠수함 따위에 사용하는 연료는 우라늄-235함유량이 더 많아야 한다. 핵연료로 사용할 농축우라늄은 '핵연료제조공장'에서 원자로에서 사용하는 형태로 가공한다. 핵연료제조공장에서는 농축우라늄을 '이산화우라늄'가루로 만들고 이 가루를 지름 8mm, 길이 13mm의 알약 모양으로 만든 다음 지르코늄 합금으로 된 금속관에 넣는다. 금속관은 지름이 13mm, 길이 3-5m이다. 이산화우라늄을 채운 금속관은 용접해서 끝을 봉한다. 이렇게 만든 것을'연료봉'이라고 하며 30-300개를 묶어서 다발로 만든다. 이 다발은 무게가 140-680kg으로 '연료소자'라고 부른다. 전력을 생산하는 원자로에는 이산화우라늄이 45-130톤가량 필요한 데, 원자로의 크기에 따리 필요한 연료량도 달라진다. 연료봉. 핵연료 장전작업. 핵연료 수중 저장소. 원전연료주기. 우라늄 채광에서부터 원전연료 사용후 후사용연료로서, 재처리/재사용 또는 방사성폐기물로 처분되기까지 우라늄의 일생. (6)연쇄반응 원자로에서 사용하는 핵연료는 대개 몇 가지 우라늄'동위원소'의 혼합물로 만들어진다. 동위원소중 우라늄-235가 중성자 한 개를 받으면 핵분열이 일어난다. 중성자는 전기적으로 중성이고 무거운 핵입자이다. 중성자를 얻은 우라늄-235는 핵이 두 개로 나뉘면서 중성자 몇 개와 함께 에너지를 방출한다. 이 중성자들이 다른 우라늄핵을 따라서 핵분열을 일으키고 분열된 우라늄은 중성자를 방출하고 중성자들은 다시 다른 우라늄핵을 분열시킨다. 이렇게 자체적으로 계속되는 핵분열을 '연쇄반응'이라고 한다. 연쇄반응은 100경(경은 조의 만 배, 10의 16승임)개가 넘는 원자를 몇 초 안에 분열시키고 엄청난 양의 에너지를 방출한다. 원자로에서 연쇄반응이 시작되려면 일정량 이상의 연료가 필요한 데 연쇄반응을 일으키는 데 필요한 최소량의 연료의 양을 '임계질량'이라고 한다. 임계질량은 원자로의 구조와 크기에 따라 달라진다. 모든 원자로는 임계질량보다 많은 양의 연료를 사용할 수 있도록 설계된다. 임계질량이상의 연료가 있을 때 연쇄반응이 계속 일어나는데 이렇게 연쇄반응을 지속시키는 연료의 양을 '유효질량'이라고 한다. 유효질량은 원자로 제어봉의 위치에 따라 결정되며 유효질량이 임계질량보다 적어지면 연쇄반응이 더 이상 일어나지 않아 원자로의 출력이 점점 줄어든다. 반면에 유효질량이 임계질량보다 많아지면 연쇄반응의 속도가 증가해서 원자로의 출력이 점점 커진다. 그러나 연쇄반응의 속도가 너무 빨라지면 원자로가 과열되기도 한다. 이 때는 제어봉으로 연쇄반응의 속도를 늦춘다. 연쇄반응을 준비할 때는 연료소자를 노심에 넣은 다음 제어봉과 함께 원자로 속에 완전히 집어넣는다. 경수로는 연료소자 주위의 중성자를 감속시키는 감속재로 물을 사용한다. 준비가 끝나고 제어봉을 서서히 빼면 연쇄반응이 시작된다. 제어봉을 많이 빼면 중성자가 제어봉에 적게 흡수되어 반응 속도가 빨라진다. 중성자 수가 많으면 핵반응을 더 많이 일으킬 수 있다. 더 많은 에너지를 내려면 유호질량과 임계질량이 같아지도록 제어봉의 위치를 조절한다. 노심 안의 물은 연쇄반응으로 생긴 엄청난 양의 열을 원자로 밖으로 빼낸다. 연쇄반응을 정지시키려면 제어봉을 다시 노심 안으로 깊숙이 내려서 중성자를 최대한 흡수하도록 한다, 그러나 '중식로'라는 원자로는 우라늄 광석에 천연적으로 많이 들어 있는 우라늄-238을 핵분열이 가능한 플루토늄-239로 만든다. (7)원자로의 종류 흑연경수로. 흑연 가스형 원자로. 이 원자로는 1954년 초 구 소련(현 러시아) 모스크바 교외의 오브닌스크에 세워진 것으로 비록 크기는 작지만 세계 최초의 발전용 원자로라 할 수 있다. 이 원자로는 5천kW의 발전을 할 수 있는 것으로 핵연료는 농축 우라늄이며 감속재는 흑연, 냉각재는 경수를 사용한 원자로이다. 이 원자로는 1956년 영국에 세워진 콜더홀발전소에 설치된 92,000kW 규모의 현대식 원자력 발전 형태를 갖추고 있다. 이 발전소가 세계 최초의 상업용 원자력 발전소이다. 이 원자로는 천연 우라늄을 사용했으며 감속재로는 흑연, 냉각재로는 이산화탄소를 사용했다. 이산화탄소(가스 형태)로 원자로 안에 있는 열을 뽑아내 그 열을 이용해 수증기를 만든다. 가압경수로 세계 원전의 60% 정도를 차지하고 있다. 냉각재와 감속재로 일반 물인 경수(H2O)를, 연료로는 핵분열이 가능한 우라늄235가 2~5% 들어있는 저농축우라늄을 사용한다. 냉각재에 높은 압력을 가해 고온에서도 액체상태를 유지하도록 하며, 이것이 열교환을 통해 2차 계통의 물을 증기로 만든다. 보통 12~18개월마다 발전소를 정지하고, 전체 연료의 3분의 1씩을 교체한다. 비등경수로 전체 원전의 22% 정도를 차지하는 원자로로 냉각재와 감속재로 경수를 사용한다. 연료로는 우라늄 235가 2% 들어있는 저농축우라늄을 사용해 가압경수로와 유사하다. 그러나 냉각재가 직접 비등해 증기가 되므로 높은 압력을 유지하는 것이 불필요하고, 원자로계통과 터빈계통이 완전 분리되지 않아서 방사선 차폐가 어렵다는 단점이 있다. 가압중수로 캐나다에서 개발해 캔두(CANDU)라고도 불리는 원자로로 냉각재와 감속재로 중수를, 연료로는 천연우라늄을 사용하는 것이 가장 큰 특징이다. 연료가 천연우라늄이기 때문에 핵분열 확률을 높여주기 위해 감속재로 경수보다 중성자의 속도를 더 잘 감속시켜주는 중수를 사용한다. 연료는 보통 별도의 운전정지 없이 매일 일정량을 교체하기 때문에 경수로보다 이용률이 높다. (8)반응용기 탱크와 같은 구조로 반응용기 안에는 원자로의 다른 부분들이 들어 있다. 반응용기는 두께가 최소한 15cm이상인 강철벽으로 되어 있어 높은 압력으로부터 원자로를 보호할 수 있다. 원자로의 반응용기는 노심을 둘러싸고 있고 반응용기 안팎에는 물과 증기.냉각재가 순환하는 강철파이프가 있다. 반응용기벽은 연쇄반응에서 생기는 고압을 견딜 수있고 대개 두꺼운 철판을 덧대어서 노심에서 나오는 방사능을 막을 수 있다. 핵분열이 일어나 때에는 투과성이 큰 중성자와 에너지가 아주 큰 전자기파인 '감마선'이 많이 나오는 데 중성자와 감마선은 모두 사람에게 해롭다. 원자로는 원자폭탄처럼 발생하는대량의 방사성물질이다. 방사성물질은 알파선, 베타선, 감마선의 형태로 방사선을 내뿜는다. 방사선은 병을 진단하거나 치료하는 데에도 사용되지만 많은 양에 노출되면 위험하다. (9)생체차폐막 반응용기를 둘러싸는 두꺼운 콘크리트벽이다. 콘크리트도 반응용기에서 나오는 감마선과 중성자를 흡수해서 방사능이 누출되지 않게 한다. 차폐막 주위에는 특수한 탐지기를 설치해서 방사능 수치를 계속 측정해서 방사능 누출을 감시한다. 따라서 반응용기는 방사능 유출을 막기 위해서 '차폐백'이라는 두꺼운 콘크리트벽으로 둘러싸야 한다. 원자력발전을 하는 나라에서는 원자력발전소에서 방출해도 되는 방사능 양을 법으로 정하고 있다. 발전소 주위와 내부의 방사능 양을 계속 측정하는 장비를 설치해서 방사능 양이 허용값 이상 검출되면 자동으로 경보가 울리고 필요에 따라서는 원자로를 정지시키기도 한다. (10)안전시스템 발전소에서 매일 안전을 점검하기 때문에 심각한 사고는 대부분 예방되지만 모든 발전소는 위급 상황에 대비한 안전 시스템을 갖추고 있다. 원자로의 물파이프가 터지는 경우나 반응용기에서 방사능이 누츨되는 따위 위급상황이 발생하면 대개 자동으로 제어봉을 노심에 빨리 집어넣어서 원자로를 정지시킨다. 원자로의 물파이프가 새거나 터져서 냉각재가 줄어들면 심각한 문제가 발생한다. 원자로가 정지된 다음에도 냉각재가 부족하면 남은 방사성물질들이 계속 열을 내어 노심이 녹아 버린다. 이렇게 되면 기준량 이상의 방사능이 누출될 수 있다. 방사능이 외부로 누출되지 않도록 원자로는 대개 누출 방지용 구조물에 둘러싸여 있는데. 필터와 비슷한 장치들이 구조물 내부 공기에서 방사성입자들을 대부분 걸러낸다. 이 구조물에서 일하는 기술자들은 '에어로크(air locks)"라는 공기가 새지 않는 방을 통해서 드나들기 때문에 시스템에 영향을 주지 않는다. 대개 원자로가 설치된 구조물은 방사능이 대기 중으로 누출되지 않도록 막을 수있다. 원자로의 작동을 재빨리 멈추게 하는 '안전봉'은 제어봉과 비슷한데. 핵분열 속도가 정상보다 빨라졌을 때 지동으로 노심에 삽입된다. 산화사마륨(Samarium Oxide)으로 만든 작은 공도 비상시에 원자로 작동을 정지시킨다. 이 공들을 노심에 떨어뜨리면 공들이 중성자를 많이 흡수해서 연쇄반응을 멈추게 한다. 원자로에는 대개 '비상 노심냉각시스템'이 있어서 냉각재가 없을 때도 노심이 과열되지 않도록 한다. 예를 들어 가압경수로의 냉각판이 터지면 비상시스템이 노심에 물을 뿌리고 열을 흡수해서 노심이 녹지 않게 한다. (11)폐기물과 폐기물 처리 우라늄-235가 핵분열할 때는 연쇄반응에 필요한 양보다 많은 중성자가 나온다. 연료 속에는 우라늄-235보다 우라늄 -238이 훨씬 많은데 우라늄-238이 중성자와 결합하면 우라늄-239로바뀐다. 우라늄-239는 붕괴해서 냅투늄(NP)-239로 변하고 이것이 다시 붕괴해서 플루토늄-239로 변한다. 증식로에서는 이 과정을 이용해서 플루토늄-239를 만든다. 플루토늄-239는 우라늄-2356와 마찬가지로 느린 중성자에 의해 핵분열이 일어나기 때문에 우라늄-235가 핵분열하는 동안 새로 만들어진 플루토늄-239의 일부가 함께 핵분열하고 나머지는 연료소자 안에 남는다. 우라늄-235가 핵분열하면 스트론튬(Sr)-90, 세슘(Cs)-137, 바륨(Ba)-140따위 여러 방사성원소를 만든다. 연료폐기물은 스트론튬과 세슘 동위원소 때문에 600년 동안 위험한 방사능을 낸다. 600년이지나면 스트론튬과 세슘이 충분히 붕괴해서 안정된 원소가 되기 때문에 더 이상 위험하지 않다. 그러나 페기물에 남아 있는 플루토늄과 인공적으로 만들어진 다른 원소들은 수천 년 동안 방사능을 낸다. 플루토늄은 아주 적은 양으로도 사람에게 암이나 유전병을 유발할 수 있고 그 양이 많으면 방사선질환을 일으키거나 죽음에 이르게 할 수도 있다. 오늘날 방사성폐기물을 안전하게 처리하는 문제는 원자력발전이 안고 있는 과제이다. 원자력발전소는 대개 1년에 한 번 정도만 연료를 교체한다. 원자력발전소는 다른 발전소보다 열을 더 많이 발생하기 때문에 시스템을 냉각하는 데 물을 많이 필요하고 시스템을 냉각하고 뜨거워진 물은 호수나 강에 버린다. 뜨거운 물을 많이 버리면 '열오염'이 일어나서 낮은 온도에서 사는생물들에게 해롭다. 이 문제를 해결하려고 새로 건설하는원자력발전소에서는 '냉각탑'을 설치해서 뜨거워진 물을 식힌다. 방사성페기물은 열을 내기 때문에 원자로에서 빼낸 다음 냉각해야 하며 대개 특수하게 설계된 '저장웅덩이'의 물 속에 보관한다. 또 다른 문제는 핵분열 뒤에 남은 방사성폐기물의 처리인데 이 폐기물은 수천 년동안 방사능을 방출하면서 생물에게 심각한 해를 입힌다. 지하저장소는 지진단층, 그 밖의 지질학적 활동이 없는 안정된 곳이 알맞다. 또한 저장용기가 부식되거나 물이 스며들지 않도록 건조해야 한다. 도 지하저장소는 견고하게 건설되어야만 훗날 사람들이 땅을 파더라도 방사능이 누출되지 않을 것이다. 과학자들은 아직도 원자로에서 나온 방사성폐기물을 영구히 폐기하는 방법을 찾지 못해 대부분 지하 차폐탱크속에 저장하고 있다. 몇몇 나라에서는 방사성폐기물과 같은 핵폐기물의 영구적인 폐기와 안전에 관한 지침을 세워 두고 있다. 폐기물 문제를 줄이려고 대규모 '핵폐기물 재처리공장'을 운영하기도 한다. 원자력발전소들이 폐기물을 재처리공장으로 보내서 플루토늄-239와 사용되지 않은 우라늄-235를 분리한 다음 이것들을 다시 핵연료로 사용한다. 그러나 이렇게 하면 재처리에 사용된 화학 용액에는 방사성동위원소가 남게 된다. 재처리에 사용된 화학 용액은 사고로 용액이 새는 일이 없도록 고체 형태로 바꾸어 안전하게 저장해야 한다. 재처리 주요공정. 원자로 가동이 중단된 후 한 달쯤 지나도 열이 1% 정도 남아 있는데 냉각수 공급이 중단되면 다시 핵분열이 일어날 수 있다. 이후 독성을 제거한 뒤, 원전 구조물을 해체하는 '제염해체'작업에 들어간다. 일본에서는 방사성 폐기물을 유리로 된 차폐 용기에 넣어 지하 300m이상 깊이의 암반에 저장한다. 도쿄전력은 방사성 물질 누출량이 많아 폐쇄까지 10년이상 걸릴 것으로 예상하고 있다. 후쿠시마 원전 사고보다 규모가 작았던 1979년미국 스리마일 섬 원전2호는 사고 수습에 14년 정도가 걸렸다. 원자로 냉각에 5년, 사용후 핵연료와 용융된 노심을 빼내는 데 5년, 방사성 물질이 녹은 액체 페기물이나 오염된 구조물 등을 해체하는 데 4년정도가 소요되었다. 1993년 8월에야 모든 상황이 종료 돼 시설 감시에 들어갔다. 전문가들은 오랫동안 위험한 방사능을 내뿜는 방사성폐기물들을 환경에서 고립시 킬 수 있다고 주장하며, 그 한 방법으로 핵폐기물을 지하에 영구히 보관하는방법을 연구하고 있다. 많은 사람들이 원자로에서 일어날 수 있는 사고를 염려한다. 1986년 옛 소련의 체르노빌원자력발전소에서 큰 사고가 난 뒤로 이런 염려를 하는 사람들이 더 많아졌고 안전에 대한 염려 때문에 원자력발전소가 많이 건설되지 못했다. 원자력발전소, 원자력에너지, 핵에너지, 원자로의구조, 원자폭탄, 가압경수형원자로, 비상노심냉각시스템, 우라늄-235, 연쇄반응, 방사성페기물처리와원전폐쇄 태그저장취소 이 저작물은 아래 조건 만족 시 별도 허가 없이 사용 가능합니다 저작자 명시 필수 영리적 사용 불가 내용 변경 불가 인쇄 구독하기 북마크 미투 4 X 보내기 URL복사 메일 카페 블로그 메모 일정 미투데이 페이스북 트위터 요즘 북마크 되었습니다. 네이버me 북마크함 가기 X 현재 북마크 되어있습니다. 북마크를 해제하시겠습니까? 예아니오 X 서버 접속이 원활하지 않습니다. 잠시 후 다시 시도해 주십시오. X 북마크 서비스 점검 중으로, 현재 북마크 읽기만 가능하오니 이용에 참고해 주시기 바랍니다. X URL이 복사되었습니다. 원하는 곳에 붙여넣기(Ctrl+V)해 주세요. X 이 블로거의 글이 마음에 드셨다면 네이버me에서 편하게 받아보세요. 덧글 153엮인글 공감 12 --> --> -->

방사능낙진. 방사능유출피해. 방사능질환치료. 방사능오염. 유해방사성물질20종. 체르노빌원전.원자력발전 2011/03/19 09:13 http://a308501.blog.me/10105316047 핵폭발. 방사능낙진(Fallout) 핵폭발이 있은 뒤 생성되어 대기중으로 낙하하여 지구 표면을 뒤덮는 미세한 방사성 물질이다. 방사능낙진은 방사성동위원소로 알려진 원자로 이루어져 있는데, 이 원소는 핵무기나 원자로 안에서 우라늄이나 플루토늄이 분열해서 생긴다. 또한 핵폭발로 방출된 방사선을 쬐어 다른 원자가 방사능을 띨 때에도 생긴다. 핵폭발 뒤 공기 중에 있는 방사성동위원소는 또 다시 생명체의 몸 속에서 붕괴되어 한층 더 안정된 상태가 된다. 방사능 낙진을 '죽음의 재'라고도 한다. 대기 중에서 실시되는 핵무기 실험은 한 때 많은 양의 낙진을 만들었다. 그러나 오늘날에는 지하에서 핵실험을 하기 때문에 낙진이 더 이상 생기지 않게 되었다. 하지만 심각한 원자로 사고로 방사능낙진이 생길 수있다. 1.방사능낙진이 생기는 과정 모든 핵폭발에는굉장히 뜨거운 가스와 먼지로 이루어진 커다란 불덩이가 생기므로, 불덩이 안에 있는 모든 물질과 불덩이에 닿는 모든 물질은 승화(고체가 곧바로 기체가 되는 현상)된다. 지표 근처에서 폭발이 일어나면 이 불덩이는 흙, 채소, 건물을 모두 기체로 만들어 버린다. 핵분열이 진행되는 동안 만들어진 방사성동위원소는 승화된 물질과 결합한다. 이 물질이 대기 중으로 솟아올라 식으면 어떤 것은 단단한 입자로 압축되는데, 크기는 보이지 않을 정도의 미세한 먼지에서 눈송이만한 재에 이르기까지 다양하다. 방사성동위원소가 붙어 있는 이 입자들은 낙진의 형태로 지표에 되돌아온다. 2. 분포 과정 핵폭발 후 방사능낙진이 대기를 빠져나와 지표에 닿는 시간과 발생 지점에서 날아온 거리는 여러 요소에 따라 다르다. 이런 요소로는 입자의 크기와 구성 성분, 떨어지기 이전 지점의 고도, 그리고 연중 시기등이 있다. 크고 무거운 방사능낙진은 바람을 타고 발생 지점에서 멀지 않은 곳에 불규칙하게 내려 앉는다. 지상의 먼지나 파편물에 방사능 물질이 포함된 것이나 핵분열생성물 및 플루토늄의 폭발잔재 등이며, 형태에 따라 그대로 떨어지는 건조낙진, 비에 섞여 검은 비를 만드는 강우낙진, 눈에 섞여 내리는 강설낙진이 있으며, 눈처럼 떨어지는 재의 형태를 한 先낙진과 작고 가벼워 더 높이 올라간 다음 바람을 타고 훨씬 멀리 흩뿌려지는 後낙진으로도 나뉘어진다. 先낙진의 방사능 오염도는 매우 강하여 이에 노출된 사람은 2주 내지 6개월 내에 사망하게 되며, 後낙진은 대기권 높이까지 올라가기 때문에 선낙진에 비해 훨씬 넓은 범위에 퍼지게 된다. 후쿠시마에 방사능 눈이 내리고 있다. 대체로 방출량은 발생 지점에서 거리가 멀수록 줄어든다. 그러나 '뜨거운 지점(hot spots)'이라는 방사능이 센 지역이나 방사능낙진지역 안에 흩어져 생길 수도 있다. 뜨거운 지점은 눈이나 비, 그밖의 강수가 대기 중에 포함된 방사능낙진의 입자를 씻어 내릴 때 생긴다. 작은 낙진은 바람을 타고 지구의 더 먼곳으로 날아갈 수도 있다. 대류권에 있는 방사능낙진은 작은 입자들이 지구 대기의 맨 아래층인 대류권에 유입된 것으로 그 지역의 기후조건에 따라 퍼지는 속도는 느리지만 넓은 지역에 걸쳐 떨어진다. 이 높이에서 운반되는 방사능 낙진은 1주일이나 2주일 안에 지구를 한 바퀴 돈다. 일반적으로 대류권에 있는 낙진은 핵폭발이 있은 뒤 한 달이 지나서 핵폭발지역과 위도가 비슷한 지역으로 떨어진다. 핵폭발 과정에서 여러 가지 다른 방사성 동위원소가 생기지만 반감기(半減期)가 긴 방사성 동위원소는 대류권 바로 위의 공기층인 성층권에 쌓인다. 성층권에 유입된 방사성 물질은 점점 대류권의 방사능낙진과 섞이게 되고 다시 전기적인 인력과 중력의 영향 또는 물방울과 같이 큰 입자에 묻어서 지상으로 떨어지게 된다. 성층권에 유입된 낙진은 주로 극히 작은 입자로 이루어지는데 핵폭발이 있은 뒤 여러 해가 지나서 나타나며 거의 전세계에 걸쳐 떨어진다. 일반적으로 대규모의 핵무기만이 성층권에 우려할 만한 방사능낙진을 만든다. 후쿠시마 방사능낙진 확산 예상. 후쿠시마 풍향 및 방사능 물질 확산 예상 . 2011년 3월16일 우라늄, 플루토늄과 같은 원자량이 매우 큰 원소들은 핵이 무겁기 때문에 상태가 불안정해 스스로 붕괴를 일으킨다. 이 원소들이 붕괴해 다른 원소로 바뀔 때 입자나 전자기파를 방출하는데, 이를 방사선이라고 한다. 플루토늄(Plutonium) 대부분 인공적으로 만들어지고 극히 적은 양만 자연에 존재한다. 원자번호는 94. 녹는점은 640도, 끓는점은 3460도이다. 높은 에너지의 알파입자 형태로 빠르게 방사선을 내보내므로 우리 몸에 매우 해롭다. 알파입자는 암이나 다른 심각햔 병을 일으 킬 수 있다. 또한 플루토늄은 폭발성이 아주 강해 스스로 폭발하므로 꼭 그 함량 이하로만 보관해야 한다. 이러한 플루토늄-239 핵페기물은 반감기가 24100년으로, 그 처리 문제가 심각하다. 우라늄(Uranium) 모든 대형 원자력발전소에사 전기에너지를 얻는 에너지원으로 우라늄을 쓰고 있다. 소프트볼 공만한 크기의 우라늄에서 그무게의 300만 배에 해당하는 석탄에서 나오는 것보다 더 많은 에너지를 얻을 수 있다. 우라늄은 자연에서 발견되는 원소 중에서 플루토늄 다음으로 무거운 원소이다. 우라늄-235는 자연에서 카노타이트나 피치블랜드와 같은 광물로 산출된다. 우라늄-235의 원자핵은 오랜 기간에 걸쳐 알파입자의 형태로 고에너지 방사선을 내놓으면서 붕괴한다. 우라늄-235의 반감기는 약7억 년이다. 우라늄-235이 핵분열을 일으키면 수백 종의 다른 방사성동위원소가 생긴다. 그 중에는 세슘-137이나 스트론튬-90과 같은 매우 위험한 물질이 많다. 방사성동위원소의 이동경로는 특히 우유를 통하는 경우가 많다. 3. 유해 방사성물질 방사능 물질이란 에너지가 높은 방사선을 내뿜을 수 있는 능력이 있는 물질이다. 이런 방사선에 신체가 노출이 되는 것을 방사(radiation)라고 한다. 방사능 유출에 의해 나오는 방사선에는 알파α 베타β 감마γ X선등이 있고 종류에 따른 증상도 각기 다르다. 알파선 방사는 대개 옷이나 피부에 가로막혀 몸속으로 침투하지 못하기 때문에 위험도는 낮지만 인접한 부분의 세포를 손상시킬 수 있다. 베타선 방사는 핵발전소 사고에서 방출되는 방사로 생긴다. 베타선은 반응성이 좋아 방출되는 모든 양이 세포에 영향을 미친다. 베타 입자 또한 관통거리가 수 밀리미터 내외이기 때문에 피부를 관통할 수는 없지만 피부에 베타방사가 일어날 경우 많은 양의 에너지가 피부에 열에 의한 화상과 유사한 화상을 일으킨다. 요오드-131이 가장 대표적인 베타방사선이다. 방사성 요오드는 호흡을 통해 몸 안으로 들어온다. 베타선에 영향을 받은 갑상샘 세포는 죽거나 돌연변이를 일으켜 암이 된다. 감마선과 X선은 X레이에도 사용되는 것들로 물질을 쉽게 통과하고 전신노출을 유발하는 가장 주요한 유형이다. 콘크리트 벽의 경우 감마선을 차단할 수 있는 능력이 있기 때문에 실제 원자력발전소는 1m가 넘는 두꺼운 콘트리트 벽으로 둘러 쌓여있다. 일반적으로 콘크리트벽이 두껍고 지상보다는 지하일 경우가 방사능 차단능력이 높다. (1)외부오염(external contamination) 외부오염은 피부나 옷, 머리카락에 떨어지는 방사는 입자들의 낙진에 의해서 일어난다. 방사능낙진에 의한 오염물질은 주로 알파와 베타 방사선을 방출한다. 알파나 베타방사선은 피부에 광범위한 화상을 일으킬 수 있지만 옷을 쉽게 통과하지 못하므로 방사능낙진을 맞았을 경우 겉옷과 신발을 벗는 것만으로도 오염의 80~90%를 감소시킬 수 있다. 만약 방사능 비가 내리는 경우라면 우비를 입는것이 크게 도움이 된다. (2)내부오염(internal contamination) 내부오염은 방사능 물질을 직접 흡입하거나 방사능에 오염된 음식을 섭취할 경우 또는 피부로 직접 흡수되거나 상처나 화상을 통해 방사성 물질이 몸속으로 침투하게 되는 경우를 말한다. 외부오염이 일어난 사상자들은 모두 내부오염 여부를 조사해야 한다. 만약 방사능 물질을 흡입하였다면 호흡기와 폐에 입자들이 남아 방사능을 방출하게 됩니다. 방사능에 오염된 음식을 섭취한 경우엔 방사능 물질은 우리 몸속에 영양소와 함께 흡수되어 방사선을 계속해서 방출하게 된다. 영양소와 함께 흡수되지 않은 방사능물질은 대장을 따라 이동하며 소화기를 오염시키게 된다. 상처나 화상을 통해 피부가 손상되게 되면 이 부위을 통해 방사능 물질이 침투 할수 있기 때문에 만약 낙진이나 비를 맞은 경우엔 전신의 피부와 모발을 씻는것이 매우 중요하다. (3)국소노출(localized exposure) 국소노출은 방사능이 높은 근원과 밀접한 접촉이 있었을 경우에 (일본 피폭자들에게 해당되는 것) 국소노츨이 일어나게 되면 화상처럼 피부조직에 심각한 손상이 일어나고 탈모, 물집뿐만이 아니라 심할경우 피부 자체가 벗겨지게 된다. 조직의 손상은 수주에서 수개월에 걸쳐 서서히 일어나게 되고 노출된 후 수년이 지난 후에도 피부의 변화가 나타날 수 있다. 병원에서 방사능 노출환자의 노출양을 결정하는것은 매우 힘들지만 전구증상이 조기에 나타난다면 노출정도가 심한것이므로 병원에 도착할 때 구토나 설사, 구역질을 하는 환자는 살아남을 확률이 매우 낮다. (4)유해방사성 물질 방사선은 대부분 몇 시간이나 며칠 안에 감소되어, 결국 2주 뒤에는 핵폭발후 1시간이 지났을 때 방사선 양의 1/1000로 줄어든다. 그러나 반감기(半減期)가 긴 방사성 동위원소(낙진)은 오랜 기간 계속해서 방사선을 방출하기도 한다. 방사성동위원소인 스트론튬-90은 28년마다 방사능의 세기가 반으로 줄어들고 또 다른 방사성동위원소인 세슘-137은 30년마다 반감된다. 대체로 방사성 입자는 공기중에 오래 머무르지 않는다. 그렇지만 음식을 통한 방사선의 이동은 오랫동안 일어난다. 음식은 식물 위로 직접 떨어진 낙진으로 요염될 수 있고, 식물의 뿌리가 흙에서 방사성동위원소를 천천히 흡수함으로써 오염될 수 있다. 방사성동위원소의 이동경로는 특히 우유를 통하는 경우가 많다. 이 경로는 풀 위에 앉은 방사능낙진을 젓소가 먹고 젓소에서 나오는 오염된 우유를 사람이 마시면 방사성동위원소요오드-131이 흡수되면서, 갑상샘에 모여 갑상샘 호르몬에 이상을 일으킨다. 또한 스트론튬-90은 화학적으로 성질이 칼슘과 비슷한데 음식물에서 칼슘과 대체되어 몸에 축적되며 뼈에 모인 채 좀처럼 몸 밖으로 배출되지 않습니다. 따라서 성장과정의 아이와 청소년에게 심각한 악영향을 줄 수 있다. 세슘-137은 90%가 근육 부분에, 나머지는 뼈와 간장, 기타 기관에 달라붙어 해를 끼친다. 세슘-137은 몸 안의 수분과 만나 반응성이 매우 좋은 화학물질을 만든다. 이 물질이 DNA에 붙으면 꽈배기처럼 생긴 DNA의 구조가 뒤틀려 유전병을 앓게 된다. 많은 양이 인체에 침투할 경우 불임증, 전신마비, 백내장, 탈모 현상을 일으키고 골수암, 폐암, 갑상선암, 유방암 등을 유발할 수 있다. 세슘-137은 체내에서 방사능량이 절반으로 줄어드는 반감기가 30년으로 길어 피해도 오래간다. 세슘은 대변으로 배출하기 위해 프러시안 블루(Prussian blue)라는 약품을 사용하지만 장기나 근육에 흡착되면 환부를 도려내야 한다. 물에 녹는 세슘이 바다로 들어가 아주 미량이라도 물고기 체내에 흡수되면 이 물고기를 먹는 것은 위험하다. (5)방사능 질환 방사선은 핵폭발과 그에 따른 방사능낙진, 방사성동위언소의 의학적, 산업적 사용, 입자기속기나 X선촬영기등에서 나온다. 방사선의 작용으로 이온화 현상이 생기면 조직에 일련의 반응이 일어나 세포가 손상된다. 방사능 피폭. 전신노출(whole-body exposure) 고준위 방사선에 노출은 방사에너지가 온몸에 축적되는 것으로 감마선이나 X선에 전신이 노출되면 우리몸의 조직과 모든 장기에서 세포가 지속적으로 손상된다. 이때 조직과 장기의 손상은 방사선 노출양에 따라 심각해 진다. 만약 전신노출, 즉 방사능 피폭이 일어날 경우에는 급성방사병(방사능병)에 걸리게 된다. 국부 피폭의 급성 증상으로는 탈모와 염증이나 홍반, 수포, 궤양 등이 나타나며 흡수선량이 높으면 회복되더라도 오랜 세월에 걸쳐 여러 증상을 유발한다. 백혈병이나 피부암 등 악성종양을 유발하고 백내장, 수명단축 등을 가져올 수 있다. 다른 종류의 세포보다 방사선에 더 쉽게 손상되는 세포가 있다. 방사선에 민감한 세포는 혈구를 만드는 골수와 림프조직, 장, 피부 세포, 태아의 세포 등이다. 방사성 물질은 사람의 생식기능을 떨어뜨린다. 사람의 정자나 난자는 모두 유전자(DNA) 변형으로 돌연변이를 일으켜 기형아를 낳거나 불임하게 된다. 방사능 물질이 체내에 샇이면 백혈구를 생산하는 골수에 영향을 끼쳐 빈혈과 면역기능 저하를 가져온다. 감기만 걸려도 죽거나 살짝 까진 상처로 인한 세균감염으로 죽을 수도 있다. 어른의 근육세포와 뇌세포는 방사선의 영향을 가장 적게 받는다. 방사선에 노출된 정도는 렘(rem)이라는 단위를 사용해 측정한다. 방사능병은 '전구증상 - 잠복기 - 병 - 사망'으로 이어지는 4단계가 있다. 방사능병에 걸리게 되면 골수와 위장, 신경혈관계에서 증상이 나타나게 된다. 사람은 보통 평생 동안 자연적으로 7-14rem의 방사선에 노출되더라도 눈에 띄는 증상은 잘 나타나지 않는다. 그러나 75-200rem의 방사선에 노출되면 구토, 피로, 식욕부진, 설사등의 전조증상이 방사능에 노출된 후 수 시간 내지 4일 만에 나타나며 회복하는 데 몇 주일이 걸린다. 혈구에 심각한 이상이 생기고 출혈이 생기는 것은 300rem이상의 방사선에 노출되었을 때이다. 1-6주일 정도 잠복기를 지나면 방사선 피폭양에 따라 중추신경계장애, 소화관 출혈, 조혈기관 기능 저하 등이 나타난다. 노출량이 심한경우 600rem이상이면, 탈모, 감염에 대한 저항력 감소 등의 새로운 증상이 나타나면, 이때는 보통 48시간 내 사망한다. 방사성질환에서 살아남은 사람도 수년 혹은 수십년 잠복기를 지나 후유증이 나타나기도 한다 수면 감소, 암 발병 증가, 감염에 대한 저항력 저하, 빈혈등의 휴유증이 생긴다. 세대를 걸쳐 나타나기도 하는데, 유전물질 또는 유전자(DNA)가 돌연변이를 일으키거나 파괴돼 암, 기형아 출산, 유전병 등이 나타날 수 있다. 방사능 유출시 행동요령 건물의 콘크리트는 알파 베타 감마선에 대해 모두 차단능력이 있으므로, 방사능 유출시 실내나 지하 대피소에서 머무른다. 방사능에 유출되었을 가능성이 높은 음식은 섭취시 방사능물질과 함께 몸속으로 흡수되므로 최대한 물과 음식물 섭취를 줄이고 안전이 확인된 음식만을 섭취한다. 부득이하게 외출을 해야할 경우 두꺼운 옷은 알파선과 베타선을 차단해 줄 수 있으므로 두꺼운 옷과 신발 모자를 착용하고. 마스크를 쓰는데...., 이들은 입자가 작기 때문에 일반적인 마스크로는 방어가 어렵다.(심리적인 안정감용) 원저력발전소에서 일하는 사람들은 공기주입식마스크를 기본적으로 사용한다. 피부에 화상이나 상처가 있을경우에는 특별히 조심하고 상처부위를 씻어준다. 방사능 비가 내릴경우 또한 빗물속의 알파선과 베타선에 노출될 수 있으므로 우비를 반드시 착용하고 빗물에 몸이 젖지 않도록 한다. 방사능 낙진이나 피폭으로 외부오염이 일어났을 경우 또는 외출후 방사능에 노출되었을 경우에는 입었던 옷과 속옷 신발을 벗는것만으로도 오염물질의 80~90%를 제거할 수 있으며 온몸을 깨끗이 씻어야 한다. (이때 입었던 옷가지와 신발은 오염원이므로 집안에 들이지 않는다) 방사능 노출시 1시간에서 늦어도 6시간내에 방사능 차단제인 요오드화 칼륨을 복용한다 이러한 요오드-131이 체내에 흡수될 경우 정상 요오드처럼 갑상선에 축적되어 내부오염(internal contamination)을 일으키게 된다. 이때 이를 방지하는 차단제는 몸속에 필요한 요오드를 미리 포화시켜 방사성 요오드가 갑상선에 흡수되는것을 막는다. 요오드화칼륨(KI)은 노출후 1시간 내에 투여하면 가장 효과적이고 노출 후 6시간까지도 유효하다. 요오드화칼륨의 복용은 체내에 흡수된 방사성 요오드의 90%이상을 소변을 통해 내보내게 된다. 미역 100g에 포함된 요오드의 양이 100mg정도이고 방사능에 노출시 권고하는 요오드화 칼륨의 양이 하루 130mg씩 7~14일간 투여하는 것이므로 요오드 알약을 구할 수 없다면 미역을 매일 130g정도 먹는다. 국제원자력기구의 원자력 사고 등급 국제원자력기구의 원자력 사고 등급 방사능물질 피해경로 방사선 피폭량과 인체에 미치는 영향 방사능 낙진 떨어질 때 대피요령. 세계 핵에너지 생산량 현황 세계지진대와 원자로 분포. 4. 방사능낙진의 역사 1940년대 중반부터 1960년대 초까지 미국,옛소련, 또 몇몇 국가들이 많은 핵무기 실험을 하여 방사능낙진이 위험수위까지 이르렀다. 1963년에 미국과 옛 소련을 포함한 100여개국이 지하 이외의 장소에서는 핵무기실험을 금지한다는 조약을 체결했다. 이로 인해 방사능낙진은 크게 줄었다. 이 조약에 들지 않았던 프랑스와 중국도 그 뒤에는 지상에서 하던 핵실험을 중지했다. 오늘날에는 원자로 사고가 방사능낙진의 가장 큰 원인이 되고 있다. 1986년에 당시 옛 소련의 영토였던 우쿠라이나에서 일어났던 체르노빌원전사고로 방사능낙진이 대량으로 생겨났다. 동력의 갑작스런 증가로 원자로 안에 있던 연료가 가열되어 증기 폭발과 화재가 생겼다. 이 화제는 10일동안이나 계속되었다. 체르노빌원전사고에서 나온 방사능낙진은 바람에 흩어졌지만, 부스러기는 대부분 오랫동안 대류권 안에 남아 있었다. 1957년 영국 북부의 위드스케일 플루토늄 생산공자에서 원자로 화재가 발생하여 방사능 낙진이 약 520제곱킬로미터까지 주변 농촌지역을 오염시켰다. 미국에서는 1979년에 펜실바니아주 해리스버그 근처스리마일섬의원자력발전소에서 사고가 일어났다. 원자로 냉각기의 고장으로 생긴 과열로 원자로 중심부에서 심한 손상이 생겨 많은 양의 방사능 물질이 쏟아져 나왔다. 1986년 4월에 체르노빌에서 원전사고가 일어나 우크라이나, 벨로루시,러시아등 넓은 지역으로 방사능낙진이 퍼졌다. 화학원소 세슘의 방사성동위원소인 세슘-137에 의한 토양오염 정도를 보여준다. 오염의 양은 '퀴리'라는 방사능 단위로 나타낸다. 체르노빌. 체르노빌원자력발전사고 (Chernobyl disaster) 1986년 4월 26일 체르노빌 원자력발전소에서 방사능 누출사고는 수차례에 걸친 수증기·수소·화학 폭발을 수반하였다. 그 결과 2명의 작업자가 그자리에서 죽고, 원자로 건물 위쪽이 무너졌으며, 크레인이 떨어져서 노심(爐心)을 파괴하였다. 발생한 화재의 소화작업에 나선 사람들의 대부분이 심각한 방사선 상해(傷害)를 입었으며, 원자로 주변 30km 이내에 사는 주민 9만 2000명은 모두 강제 이주되었다. 그 뒤에도 6년간 발전소 해체작업에 동원된 노동자 5,722명과 이 지역에서 소개된 민간인 2,510명이 사망하였고, 43만 명이 암, 기형아 출산 등 각종 후유증을 앓고 있다. 체르노빌사고 당시 방사능피폭(전신노출)이 일어난 사람들1000명당 11명이라는 높은확률로 암이 발병했다. 사고로 방출된 방사능의 총량은, 초기에 방출된 휘발성의 희(稀)가스류(類)를 제외하고도 5천만 Ci 정도로 추정되므로 총 1억 Ci에 이를 것으로 보인다. 이들 방사능은 기상 변화에 따라 유럽 전역으로 확산하였고, 한국에도 일부 지역에서 방사능낙진이 검출되었다. 체르노빌 주변 지역의 방사능 피해 프랑스 같은 경우는 코르시카 지역이 높은 수준의 방사능에 오염되었다고 한다. 방사능에 오염되면 갑상선 암에 걸릴 확률이 비약적으로 높아진다고 합니다. 검색 결과에 따르면 우리나라에서도 갑상선 암의 발병률이 꽤 높은 편이라고 한다. 체르노빌 사고가 86년에 터졌는데 그 때 20대 이하 여성들이 방사능낙진의 피해를 입었을 가능성이 크다. 당시 성장기였던 여성들이 나이가 들어 20·30대가 되어 갑상선 암에 걸리게 된 경우가 많다. 또한 확실하지는 않지만 유산이나 기형아 출산으로 이어질 수도 있다. 간접자료이긴 하지만, 86년 이후 신문지상에 '기형아'키워드가 확연히 늘어났다. 체르노빌 사고시 주변국 어린이들의 채소 및 우유 섭취가 방사능 오염의 매개가 되었다. 국내 갑상선암 비중 변화 플루토늄을 이해하고 있다는 착각. 최근 내 머릿속에 떠오른 가장 위험한 생각은, 우리가 플루토늄을 이해하고 있다고 믿는 것이다. 플루토늄은 주기율표에서 가장 복잡한 원소이다. 플루토늄은 실내 온도와 녹는 점 사이에서 무려 서로 다른 6개의 결정 모양을 가지고있다. 플루토늄은 수증가로 둘러싸인 환경에서도 자연발생적으로 불이 붙는다. 그리고 사람이 아주 적은 양을 들이마시가라도 한다면, 폐암으로 사망할 수 있다. 플루토늄은 핵무기를 폭발시킬 때 가장 필요하고 중요한 원소이다. 핵무기에 내장된 단지(pits)안에서 플루토늄은 갈륨과 결합해 합금이 된다. 그러나 아무도 어떤 과정을 통해 갈륨과 결합해 합금이 되는지 이해하지 못하고 있다. 게다가 이 합금이 얼마나 안정적인지에 대해서는 그 누구도 확신을 못한다. 플루토늄이 들어 있는 수없이 많은 핵무기가 지구 곳곳에 분포한지도 수십 년이 지났다. 핵무기 속의 플루토늄이 들어 있는 '단지'가 수십 년간 안전한 상태로 유지해왔고, 따라서 앞으로도 무한히 안전하게 저장될것이라고 믿는 것, 그것이야말로 위험한 생각이다. 제레미 번스타인 (Jeremy Bernstein) 스티븐공학연구소 물리학과교수. 유럽 원자핵공동연구소, 프린스턴고등연구소, 옥스퍼드대학, 에콜 폴리 테크닉 등지에서 연구,강의. [출처] 안전한 4세대 원전. 차세대초전도핵융합연구장치. KSTAR. 핵융합원자로. 소듐냉각고속로. 초고온가스로.원자력수소.|작성자 11월

확인

// //