방사성 원소는 붕괴하면서 열을 만들어낸다. 원자력 발전소는 이 열을 이용해 전력을 생산한다. 그리고 온도 조절에는 보통 물을 사용한다. 그러나 정전 시에는 펌프로 물을 계속 순환시킬 수 없으므로 노심용융을 막기 어렵다. 용융염로는 물 대신 녹은 리튬과 플루오르화 칼륨을 사용하여 열을 제어하므로 유사시에도 안전하다.
정전 시에는 플러그가 녹아 염이 안전 배수로를 통해 들어와 우라늄 주변에서 굳어 과열을 막는다. 수십 년 간의 정체기를 거쳐, 중국, 덴마크를 비롯한 여러 나라들이 새로운 용융염로를 만들고 있다. 그 작동원리를 알아보자.
1. 원자로 격납용기
이 용기 안에는 녹은 불화염이 든 안정조가 있고, 그 속에 우라늄이 떠 있다. 우라늄은 붕괴하면서 꾸준히 발열, 용기의 온도를 섭씨 704도 정도로 유지한다. 마그마의 온도와 비슷하다.
2. 주 열교환기
원자로 격납용기 양쪽의 관이 열을 중간 파이프로 전달한다. 이 파이프는 깨끗한 용융염으로 차 있다. 이 오염되지 않은 재료는 추가 방사능 폐기물을 만들어내지 않고도 에너지를 전달할 수 있다.
3. 냉각용 염 펌프
이 펌프는 열 교환기 내부의 깨끗한 염을 원자로 격납용기에서 별도 건물에 있는 증기 발전기로 옮긴다. 이로서 위험 물질이 하나의 특정 장소 밖으로 나가지 않는다.
4. 증기 발전기
뜨거워진 염은 물을 끓여 수증기로 만든다. 이 수증기는 터빈을 돌려 전력을 생산한다. 용융염로는 1시간에 50만 킬로와트를 생산할 수 있다. 45개 미국 가정이 1년 동안 사용할 수 있는 전력량이다.
5. 배출 탱크
오염된 원자로 염과 방사성 기체는 폐기물 처리 시스템을 통해 정화된다. 이들 폐기물들은 수백 년만 지나면 안전해진다. 반면 기존 원자로의 방사능 폐기물들은 안전해지기까지 최소 수십만년이 걸린다.
서울경제 파퓰러사이언스 편집부 / by Ellen Airhart, illustration by Sinelab
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