[원자력이야기] 기기냉각수해수계통

안녕하세요 @chosungyun입니다.
혹시, 원자력 발전소에 견학을 가본 적이 있으신가요?
가보았다면 발전소 안에 양식장이 있는걸 본적이 있을 겁니다.
이때 견학 안내를 해주시는 분은 여기 물이 발전소에서 발생한 열을 식혀 바다로 버리는 해수를 가져와서 그 물로 양식을 했다고 말을 합니다.

그러면서 양식장안에 잘 자라고 있는 물고기들을 보여주며 성장하면 바다로 방생을 하기도 하고 지역주민들과 나눈다고 하는데요.
이때 원자력 발전에 대해서 잘 모른다면 원자로를 돌고 나온 물이 직접 배출된다고 생각하기 쉬운데요.

제 원자력 포스팅을 꾸준히 보신 분들은 아닐거라는 생각이 드실 겁니다.
항상 설명하지만, 원자로의 열을 식히는 냉각재는 폐순환을 하며 증기발생기라는 기기를 통해 간접적으로 열을 버리고 이 열을 이용해 발전을 하는게 PWR, 우리나라의 발전 방식이죠.

그럼 이 양식장에서 사용하는 물의 정체는 무엇일까요?
정확히 온배수라는 것이 어떤식으로 나오는 걸까요?
그 과정을 간략하게 오늘 알아보겠습니다.

기기냉각수해수계통

기기냉각수해수계통이라는 말에서 알 수 있듯이 기기를 해수를 통해 냉각시키는 계통입니다.
여기서 냉각의 대상은 원자력 발전소에 설치되어 있는 수많은 설비들에서 발생하는 열과 주 대상이라고 할 수 있는 2차측 발전후에 열을 버리는 곳인 복수기가 되겠습니다.
이러한 대상들을 기준으로 발생한 열을 식혀 기기의 안정성을 유지하고 발전을 가능하게 합니다.

그런데, 한가지 걱정이 생깁니다.
열을 식히려면 차가운 대상을 가져와 뜨거운 대상으로부터 열을 빼앗아 오는데 방사성 물질이 있는 물을 어떤 대상을 통해 식혀야 할까요?

물론, 핵연료 펠렛과 연료봉 그리고 RCS배관 및 기기들로 차폐를 한다고 하지만, 앞서 언급했듯이 핵연료 장전 후 시간이 흐름에 따라 핵연료물질의 누설은 발생하게 되고 이는 냉각재에 포함될 수 밖에 없습니다. 그래서 지난 포스팅에서 CVCS(화학 및 체적제어계통)를 통해 여기서 누설되는 양이 기준치 이하로 유지되도록 폐기물 처리계통과 연계됨을 소개했었습니다.

그래도 뭔가 불안합니다. 오염되어 있을지도 모르는 물을 우리가 사용하는 물을 사용하기에는 말이죠.

그래서 우선, 1차측 냉각계통과는 별개로 열을 간접적으로 버릴 수 있도록 기기 냉각계통을 사용합니다.
이것은 어렵게 생각할 필요 없이 컴퓨터의 CPU, GPU에서 발생하는 열을 식혀주기 위해 수냉식 쿨러가 설치되어 있는 경우와 비슷하게 생각하시면 됩니다.
그래서 각종 기기에서 발생하는 열을 이렇게 제거하고 또한 간접적으로 열을 빼앗아 발전하는 2차측 순환계통도 열을 버리는 관점에서는 이 기기 냉각계통과 다를 바 없습니다.

그다음, 이 물을 바다에다 버릴까요?
간접적으로 열만 빼앗는다고 해도 열교환기가 있던 부분에서 균열이 있거나 혹은 파열과 같은 사고가 발생한다면 어떻게 될까요?
이는 대형사고로 이어질 수 있습니다. 매우 위험합니다.
그래서 발전소에서는 위 기기냉각계통을 1차측과 마찬가지로 폐순환을 시킵니다.
마찬가지로 그래서 2차측도 폐순환을 하게 됩니다.

이제, 폐순환하는 물을 식혀줄 대상이 다시 필요하게 되었습니다. 그래야 계속 작동을 하겠죠.
이 대상이 바로 기기냉각수해수계통의 해수가 되겠습니다.

과정은 단순합니다. 펌프를 사용해 바다물을 끌어올려 기기 냉각계통과 간접적으로 열교환기를 통해 열을 빼앗고 다시 바다로 버립니다. 다만, 바다에서 유입될 수 있는 해조류나 물고기는 열교환기의 작동을 방해하고 이 방해가 대형사고로 이어질 수도 있기 때문에 유입하기 전에 여과기를 통과해 불순물을 제외한 물을 유입시킵니다.

그럼, 다시 처음으로 돌아가 한수원에서 운영하는 양식장은 정확히 어디 물을 사용하는 걸까요?
정답은 해수를 유입해 기기냉각계통의 물을 간접적으로 식히고 난 후 바다로 버려지는 물의 일부 유량을 가져와 양식에 사용합니다.
즉, 정상운행중이라면 방사성물질이 거의 없는 상태의 물일 겁니다.
그런데, 통과한 물은 열을 식힌 물로 약 7도 정도 상승합니다.
그래서 제가 알기로는 그냥 해수와 섞어서 사용할 겁니다.

여기까지가 기기냉각수해수계통에 관한 설명입니다.
정리하자면, 안전을 위해 다중 보호를 목표로 하는 설비를 추가로 두고 열을 바다로 버리기 위한 장치가 기기냉각수해수계통입니다.
다음 포스팅에서는 사용후핵연료 저장시설에 대해서 간단하게 알아보겠습니다.
여기서 포스팅을 마칩니다. 감사합니다!!

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“해당 포스팅에 사용한 이미지의 출처는 구글이미지입니다”