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과학과 놀자

자율주행과 비슷한 자율제어 AI 도입…원자력발전 조작 실수, 고장 바로 탐지

최근 열린 제21차 기후변화 당사국총회에서 대부분의 선진국이 탄소중립을 선언했다. 그러나 태양광과 풍력 등 신재생에너지만으로는 탄소 감축 목표를 달성하기 어렵기 때문에 미국, 영국, 프랑스 등 여러 나라가 원자력 기술 개발에 박차를 가하고 있다. 이는 원자력이 탄소배출이 없는 에너지원이라는 것에 공감대가 있어서다. 우리 삶과 밀접하지만 멀게 느껴지는 원자력에 대해 알아보자. 핵분열과 원자력원자는 물질을 구성하는 기본 입자이고 원자의 중심에는 원자핵이 있다. 우라늄 원자핵 1개가 중성자와 만나 원자핵이 쪼개지는 ‘핵분열’을 하면 전보다 질량이 줄어들면서 에너지가 발생한다. 이는 질량은 에너지와 같다는 것을 설명한 아인슈타인의 특수상대성이론, E=mc2로 설명된다.이처럼 핵반응에 의해 물질(원자)의 질량이 줄며 생성되는 에너지가 원자력이다. 한 번의 핵분열로 2~3개의 중성자가 생성되는데, 이 중성자들이 다른 우라늄 원자핵들과 만나면 또다시 핵반응이 일어나고 이것을 핵분열 연쇄반응이라고 한다. 결국 수많은 핵분열 연쇄반응으로 엄청난 에너지를 방출하는데, 이런 원리를 이용한 것이 원자력 발전이다.원자력발전소는 우라늄의 핵분열 연쇄반응에서 생기는 열로 물을 끓이고 증기를 발생시켜 발전기의 터빈을 돌려 전기를 생산한다. 우라늄으로 만들어진 핵연료 5.8g은 석유 835L 또는 석탄 1t으로 얻을 수 있는 에너지 양과 같고 탄소배출도 없다. 이렇게 엄청난 에너지원을 어떻게 하면 안전하게 잘 활용할 수 있을까.원자력발전소는 4단계 물리적 방벽(핵연료 소결체, 핵연료 피복관, 원자로냉각재압력경계, 격납건물)과 5단계 심층방어 전략(고장예방,