산업 경제를 운영하려면 저렴하고 안정적인 전력 공급원이 필요합니다.풍력과 태양열이 제공하는 전기는 간헐적이므로 청구서가 적합하지 않습니다.석탄, 디젤 및 천연가스 전기는 효과가 있지만 환경 피해를 일으키고, 게다가 이러한 화석 연료는 대부분 정점을 지나고, 생산 비용이 점점 더 비싸져 어떤 경우에도 훨씬 더 오래 지속되지 않습니다.수력 발전은 좋은 선택이지만 모든 좋은 점은 이미 이용되었습니다. 바이오매스, 초소형 수력, 조력 에너지와 같은 자원과 산업 경제에 동력이 되기에는 부족합니다.원자력이 남겠지만 몇 가지 큰 문제가 있습니다.
따라서, 좋은 해결책은 없지만, 이것은 문제가 되지 않을 수 있습니다. 왜냐하면, 보시다시피, 안정적인 값싼 전기 공급원이 없다면 산업 경제도 존재하지 않을 것이고, 산업 경제 없이는 위의 어떤 것에 대한 공급도 수요도 존재하지 않을 것이기 때문입니다. 막대기에 꽂은 설치류를 요리하기 위해 모닥불에 쓸 마른 나뭇가지를 모으기 위해 버려진 고속도로를 이리저리 거닐 때 장작에 대한 수요가 여전히 있을 것입니다.
장작을 찾는 시나리오가 매력적이지 않고 다른 옵션을 찾고 싶다면 원자력 에너지를 더 자세히 살펴보는 것 외에 선택의 여지가 거의 없습니다. 네, 그러나 몇 가지 큰 문제가 있습니다. 하지만 이러한 문제에 솔루션이 있다면 어떨까요? 솔루션에 대해서는 생각해 보지 않았겠죠?그러나 그것은 상상하는 것만큼 기이한 것이 아닙니다.수십 년 동안 부지런히 일하는 뛰어난 과학자와 엔지니어로 구성된 거대한 팀은 때때로 가장 어려운 문제에 대한 해결책을 내놓기도 합니다.분명히, 모든 주요 문제가 해결될 것이라고 단순히 가정하는 것은 어리석은 일이지만, 지적 호기심을 만족시키기 위해서라도 실제 진행 상황에 대한 정보를 얻으려고 노력하는 것은 합리적이라고 생각합니다.
더 진행하기 전에 제가 원자력에 대해 특별한 정치적 입장을 갖고 있지 않음을 알려드립니다. 내가 반핵에서 친핵으로 바뀌거나 그런 것이 아닙니다.또한 원자력의 바람직함 또는 바람직하지 않음에 대한 귀하의 정치적 견해는 조금도 중요하지 않음을 분명히 말씀드립니다. 원자력 찬/반에영향을 끼치려는 바램이 있는 것이 아니라, 이런 정보들이 있다고 알려드립니니다. 만약, 이 지식으로 무장하고, 당신이 막대기로 설치류를 요리해야 하는 상황을 피할 수 있는 방법을 찾는다면(세상 어딘가에 여전히 에너지원이 있다는 것을 알아내고 아직 시간이 있는 동안 그곳으로 이동함으로써), 당신은 행복해 질 거예요.
반드시 숙지해야 하는 원자력에 대한 몇 가지 주요 사실에 대해 이야기하겠습니다.원자력 에너지는 100,000배 더 강력하다는 점에서 화학 에너지와 상당히 다릅니다. 원자력 연료 1kg은 석탄 100톤과 같은 에너지를 제공합니다.자연적으로 발생하는 우라늄에는 U-235와 U-238이라는 두 가지 우라늄 동위 원소가 있습니다.U-235만이 핵분열 반응을 지속할 수 있습니다. U-235 원자가 중성자와 충돌하면 바륨-141과 크립톤-92로 핵분열합니다. 이들은 수명이 매우 짧고 다른 원소로 붕괴되는 도중에 많은 에너지를 방출합니다. 또한 3개의 중성자를 방출하여 다른 U-235 원자와 충돌하는 연쇄 반응을 유지합니다.
자연적으로 발생하는 우라늄의 0.7%만이 유용한 동위원소 U-235이고 나머지는 (거의) 쓸모없는 동위원소 U-238입니다.0.7%는 연쇄 반응을 지속하기에 충분하지 않기 때문에, 우라늄을 "농축"하기 위해 복잡한 과정이 사용되며, 과잉 U-238 중 일부를 분리하여 U-235 농도를 3%에서 5% 사이로 올립니다.(폭탄을 만들기에는 충분하지 않음) 이것은 이산화우라늄(UO2, 옐로케이크라고도 함)을 실온보다 약간 높은 온도에서 증발하는 무색 고체인육불화우라늄(UF6 )으로 전환하여 수행됩니다.그런 다음 UF6 가스는 동위원소를 분리하는 일련의 원심분리기에 공급됩니다. 농축된 혼합물은 핵연료를 구성하는 펠릿(pellets, 아주 작은 알갱이)으로 형성되는 UO2로 다시 변환됩니다.이것은 모두 소수의 국가에만 있는 매우 복잡하고 민감한 기술을 기반으로 합니다.
U-238이 완전히 쓸모가 없다기 보다는 거의 쓸모가 없는 이유는 특정 조건에서 중성자를 포획하여 플루토늄-239로 변할 수 있기 때문입니다. 이는 연쇄 반응을 유지하는 데 U-235만큼 유용합니다.U-235의 상당 부분이 연소된 사용후핵연료에는 일정량의 플루토늄-239(Pu-239)가 포함되어 있으며, 이는 혼합 산화물(MOX) 연료로 재처리될 수 있습니다. 핵발전소에서 생산된 플루토늄은 동위원소 분율이 잘못되었기 때문에 핵폭탄을 만드는 데 쓸모가 없다는 점이 중요합니다. 무기급 물질은 불안정한 Pu-240이 너무 많아도 않되며, 발전소에서 생산되는 플루토늄이 30% 가까이 함유하고 있어서그리고 동위원소를 분리하는 수법이 통하지 않기 때문에(말 그대로 너무 뜨거워서 다루기 어렵다) 연료 주기가 끝날 때 원자로에서 나오는 동위원소 분율이 어떻든 꼼짝할 수 없습니다. 매년 전 세계적으로 재활용되는 플루토늄의 총량은 약 70톤입니다.
원자로에서 (거의) 쓸모없는 U-238로부터 유용한 Pu-239를 생산하는 능력은 우라늄 비축량을 늘립니다. 변환율은 일반적으로 0.5에서 0.8 사이입니다. 즉, 이를 대체하기 위해 만들어지는 Pu-239보다 U-235가 더 많이 사용됩니다.우라늄 매장량이 한정되어 있고 생산하기가 점점 더 어렵고 비용이 많이 들기 때문에 문제입니다만, 이 문제가 해결되고 전환율이 1 이상으로 올라가면 이미 생산된 U-238의 양은 수천 년 동안 산업 경제에 동력을 공급하기에 충분할 것입니다.
그리고 이 문제가 잘 해결되고 있다면요?더욱이, 고준위 핵폐기물(세계에 250,000톤이 있음)을 어떻게든 처리해야 하는 또 다른 정말 큰 문제가 해결되고 있다면 어떨까요?(원자로에서 거의 모든 것을 태울 수 있는 방법이 발견.) 마지막으로, 원자로가 가끔 폭발하고 녹아내리는 문제에 대한 해결책도 발견되었다고 말하면 어떨까요?(이 마지막 문제도 매우 심각한 문제입니다. 후쿠시마 재해는 최소 5000억 달러의 비용이 들 것으로 추산되었으며 일본 원자력 산업에 상당한 타격을 입혔습니다.)
결국 이러한 솔루션이 어떻게 생겼는지 설명할 것입니다.다시 말하지만, 원자력에 대한 누구의 태도를 바꾸려고 하지 않습니다. 그것은 별로 중요하지 않기 때문입니다.노력한다면 핵을 멈출 수 있을 가능성도 있을 것이고, 원자로를 다 살 수도 있는 것입니다. 그러나 안심하십시오. 그 문제는 당신의 손에서 안전하게 벗어났습니다. 그러나 이런 정보가 유용할 수 있습니다. 대부분의 기술이 그렇듯, 일단 만들어지고 유용하고 효과적인 것으로 판명되면 사용하게 될 것입니다. 또 그것을 사용하는 사람은 이기고 다시 게임을 하게 될 것이고, 사용하지 않는 사람은 지고 게임에서 빠지고... 세상은 그렇게 계속 나아갈 것입니다.
이러한 솔루션에 대해 설명하기 전에 몇 가지 다른 관련 문제를 해결하고 싶습니다.하나는 화석 연료 산업 및 재생 에너지 산업에 비해 원자력 산업이 환경에 미치는 영향입니다.또 하나는 전 세계 원자력 산업 현황과 일반적인 생존 가능성으로, 어떤 솔루션이 존재할 수 있는지에 관계없이 많은 곳에서 의심을 받습니다.그리고 마지막으로 매우 중요한 문제는 방사선 공포증 문제입니다. 방사선은 상상하는 것보다 사람들을 훨씬 더 무섭게 하는 것 같습니다.
그렇습니다. 방사선은 위험할 수 있지만 머리에 댄 야구 방망이도 위험할 수 있습니다.유일한 차이점은 야구 방망이는 눈에 보이고 방사선은 종종 보이지 않으며 사람들은 눈에 보이는 것보다 보이지 않는 위험을 훨씬 더 두려워하는 경향이 있다는 것입니다.다음에는 이러한 문제를 다룰 것입니다.(2/3 끝)
