원자로 설비의 기능은 가능한 한 많은 핵분열 열을 추출하여 유용한 전력, 일반적으로 전기로 변환하는 것입니다. 냉각수 시스템은이 기능을 수행하는 데 중추적 인 역할을합니다. 냉각수는 저온에서 코어로 들어가 핵분열 에너지를 수집 한 후 더 높은 온도에서 빠져 나갑니다. 이 고온 유체는 열이 전력으로 변환되는 기존의 열역학적 구성 요소로 전달됩니다. 대부분의 경수, 중수 및 가스 냉각 식 동력로에서 냉각수는 고압으로 유지됩니다. 나트륨 및 유기 냉각수는 기압 .
연구용 원자로는 전력을 생산하지 않고 연구를 수행하는 것이 주 목적이기 때문에 매우 간단한 열 제거 시스템을 가지고 있습니다. 연구용 원자로에서 냉각수는 원자로를 통해 흐르고 제거 된 열은 전원 사이클을 거치지 않고 주변 공기 또는 물로 전달됩니다. 불과 몇 킬로와트로 작동하는 가장 낮은 전력의 연구용 원자로에서는 수돗물 또는 주변 공기에 의해 냉각 된 물 웅덩이로의 단순한 열교환이 포함될 수 있습니다. 더 높은 전력 수준에서 작동하는 동안 열은 일반적으로 작은 자연 통풍 냉각탑을 통해 제거됩니다.
원자로는 방출하지 않고 안전하게 작동 할 것이라는 기대하에 설계되었습니다. 방사능 주변 환경에. 그러나 사고가 발생할 수 있음은 인정됩니다. 이러한 사고를 처리하기 위해 다중 핵분열 생성물 장벽을 사용하는 접근 방식이 채택되었습니다. 이러한 장벽은 연속적으로 연료 피복재, 원자로 용기 및 차폐입니다. 최종 장벽으로서 원자로는 종종 단순히 격리라고하는 격리 구조에 보관됩니다.
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2012 년 중국 남부 광동성 타이 산 원자력 발전소에 격리 구조물의 돔 설치. Zhou Huadong—Imaginechina / AP
격리는 기본적으로 원자로 건물로 구성되며, 원자로 건물은 연료 피복재, 원자로 용기 및 차폐물에서 방출 될 수있는 높은 수준의 방사능을 방지하도록 설계 및 테스트되었습니다. 환경 . 이 목적을 충족하기 위해 격리 구조물은 최소한 명목상 기밀이되어야합니다. 실제로는 그것을 유지할 수 있어야합니다 청렴 원자로 노심의 내용물 대부분이 건물로 방출되는 사고와 같은 급격한 상황에서. 원자로 내부의 에너지 폭발에 의해 추진되는 파편으로 인한 압력 축적 및 손상을 견뎌야하며, 적절한 테스트를 통과하여 몇 일 동안 내용물의 소량 이상이 누출되지 않음을 입증해야합니다. 내부 압력은 주변 공기보다 훨씬 높습니다. 격리 건물은 또한 쓰나미, 토네이도, 비행기 충돌과 같은 외부 힘으로부터 내부에있는 구성 요소를 보호해야합니다.
봉쇄 건물의 가장 일반적인 형태는 LWR 시스템의 특징 인 구형 돔이있는 원통형 구조입니다. 이 구조는 원자력의 상징으로 자주 사용되는 대형 냉각탑보다 훨씬 더 전형적인 원자력 발전소입니다. (냉각탑은 현대식 대형 석탄 및 석유 발전소에서도 볼 수 있습니다.)
LWR 유형 이외의 원자로는 모양과 구조가 다양하지만 격납 구조가 있습니다. 주요 압력 상승이 예상되지 않는다는 것이 정당화 될 수있는 경우, 격리는 밀폐 구조의 기능적 형태 일 수 있습니다. 미국 및 전 세계 여러 국가에서는 모든 상용 동력로와 모든 고출력 연구용 원자로에 격리 구조물이 필요합니다. 일반적으로 저전력 연구용 원자로는 그러한 시스템의 사고가 방사능의 광범위한 방출로 이어지지 않는다는 일반적인 가정에 근거하여 면제됩니다. 미국에서는 에너지 부와 군부가 운영하는 원자로도 면제되어 상당한 논란을 불러 일으켰습니다. 이들 중 일부는 격리 구조를 가지고있는 반면 다른 일부는 그렇지 않습니다.
격리의 개념은 1950 년대에 미국에서 시작되었으며 일반적으로 전 세계적으로 받아 들여졌습니다. 그러나 소비에트 블록 국가들은 동의하다 이러한 관점에서 소련 원자로 설계에 격리가 추가되었을 때 일반적으로 서구 표준에 미치지 못했습니다. 예를 들어, 체르노빌 사고 1986 년 우크라이나에서 폭발 사고와 화재를당한 발전소 4 호기는 압력관 하나만으로도 기능 상실을 견딜 수있는 내부 구조를 가졌다. 구조를 봉쇄라고 불렀지 만, 이것은 서양 표준에 의해 잘못된 이름이었고 구조는 더 적절하게 감금이라고 불릴 것입니다.
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1979 년 미국에서 발생한 쓰리 마일 섬 사고 당시 서양식 격리 시스템에 대한 심각한 테스트가 발생했습니다. 후쿠시마 사고 에 일본 2011 년에. Three Mile Island Unit 2에서 Harrisburg , Pennsylvania, 노심 냉각의 중단은 전체 노심의 부분 용해를 포함한 파괴를 포함하여 원자로 주변의 인클로저, 즉 봉쇄로 방사능의 상당 부분을 방출했습니다. 사고 당시에도 발생했던 수소 폭연에도 불구하고, 격리 구조는 극소량의 방사능이 환경으로 유입되는 것을 제외한 모든 것을 막았으며 주요 방사능 방출과 그 결과를 방지 한 것으로 간주됩니다.
에서 후쿠시마 북동부 다이 이치 (1 위) 공장 Honshu , 일본, 지진과 쓰나미 후 주전원 및 백업 전력이 손실되어 3 개의 원자로에서 연료봉이 부분적으로 붕괴되었습니다. 녹은 물질은 두 개의 원자로 압력 용기의 하부 헤드에 작은 구멍을 뚫었습니다. 이 중 하나가 폭발로 다시 찔 렸습니다. 방사성 물이 격리 기초의 균열을 통해 바다로 누출 된 것이 곧 발견되었습니다. 몇 주 만에 균열이 봉쇄되었고 6 개월 만에 원자로가 작업자가 격리실에 들어갈 수있는 지점까지 안정화되었습니다. 사고로 이어진 재앙적인 일련의 자연 현상에도 불구하고 핵분열 생성물 장벽은 설계 목적을 달성했으며 소량의 핵분열 생성물이 환경에 유입되는 것을 막았습니다.
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