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글쓰기에디터 원자력AE-39주제어실 2005/07/25 주승환의 원자력 세상보기(39): 원자로 ‘주제어실’의 계기판은? <주제어실 사고 소식> 지금 고향에는 한 축제 분위기로 ‘친환경농업엑스포’ 행사가 열리고 있다. 그런 분위기완 먼, 유쾌하지도 않을 사고 얘기를 하기가 별로 마음에 내키지 않는다. 지난달 울진원전에서 원자로 6호기가 하루 정지된 사고가 있었다. ‘주제어실’의 한 버튼을 잘못 눌러 일어났다고 전한다. 항공기 운전석처럼, 거기는 많은 계기들이 빼곡히 들어차 있다. 한 발전소 책임자는 버튼을 잘못 누른 실수였고, 그 까닭은 “이격거리”가 좁아서”란 얘기가 그래서 나왔다. 전자공학이 발달하면서 산업시설 제어시스템 대부분은 디지털 신호로 바뀌었다. 디지털 시대를 살아가면서 “버튼을 잘못 눌렀다”는 얘기는 좀 어설픈 설명 같은 느낌이 든다. 원자로가 바람직스럽게 돌아갈 경우, 모든 기능들이 디지털 신호에 따라 자동으로 제어되므로 손볼 일은 거의 없다. 하지만 개별 계기 기능들을 세심하게 점검할 때면, 언제나 사람의 손으로 스위치를 내리기도 하고, 버튼도 눌러야 한다. 지난번 글은 원자로의 ‘임계 상태’를 얘기하면서 ‘페르미의 원자로 이론’에 따라 빠른중성자들이 원자로 안에서 늘고 줄어들 여러 단계들을 그림으로 보여준 적이 있다. 그 그림AE-7에서 눈여겨봐야 할 것들은 6 개의 중요한 인자(因子)들이다. ‘6인자(因子)’로 일컫는다. 이들 중, 대개는 원자로의 ‘주제어실’ 계기들에 접속되어 자동으로 조절된다. ‘주제어실’에는 6인자들의 대부분을 조정할 기능들도 들어차있다. 그밖에도 다른 기능들을 조정할, 많은 계기들도 함께 자리한다. 한말로, ‘주제어실’은 원자로를 죽이고 살릴 기능들이 서로 연결된, 인체에 비긴다면, 중추신경계통을 통제하는 뇌 역할을 한다. 원자로 운전자들은 수많은 계기들을 항상 감시하고 있다. 6호기의 정지 현장을 자세히 모르기에 참견할 일은 아닐지 모른다. 대개 거기에 설치된 모든 계기들은 그것들의 기능을 속속들이 알고 있는 전문 협력업체 자격자들이 수시로 접근해서 확인해 준다. 마치, 내 차를 내가 운전해야 하지만, 차의 점검은 나보다는 전문 업체인 자동차 서비스센터에 맡기는 경우와 다를 바 없다. 이를 두고, 법에 따라 운전했느니, 마느니 하면서 부산을 떠는 것은 한 ‘민간 환경감시기구’가 참견할 일로 보긴 어려울 것 같다. 딱딱한 음식물을 씹기보단, 무르고 맛 진 것이 웰빙에 도움을 준다. 원자로 이론은 맛없는 음식물처럼, 소화가 잘 되지 않을 것이다. 차분한 식사 분위기는, 클래식음악을 들려주는 방법도 있을 것이다. 여기에 그 사고를 빗댄 것은 분위기를 바꿔보려 한 것 뿐이다. 전문가의 손놀림을 법으로 제한하기는 어렵다. 웃지 못 할 한 토막 코미디 같아 입맛이 쓰다. 지금 그 기구에 참여하는 위원들 면면들 중에 잘 알려진, 반핵단체 얼굴들은 많다. 하지만 전문가는 보이질 않는 까닭은 무얼까? 감시기구가 있을 명분은 사고의 예방이 첫째기고, 다음으론 사고가 났을 때, 주민 보호 그리고 환경오염을 최소화시킬 대응조치일 것이다. 기술이 필요할 터인 데, 법 논리만 따지기는 좀 그렇지 않을까? <6인자들이란? > 울진원전에서 돌아가는 원자로들 속은 누구에게나 궁금증을 더할 것이다. 6인자들이 원자로 속의 중성자들을 필요한 수효만큼 만들어지게 하므로 안전하게 돌아간다. 원자로를 운전하는 전문가들은 그것들에 익숙해져 있다. 그림AE-7은 ‘페르미 원자로 이론’에 따라 빠른중성자들이 ‘임계 상태’를 유지하는 한 사례를 보여준 그림이다. 100 개의 빠른중성자 묶음(그림 꼭대기에 원 숫자)으로부터 시작하자. 개별 6인자의 기초 데이터는 모두 퍼센트로 나타난다. 그러므로 100 이란 수효는 중성자들의 가감을 개수로 나타내기에 쉬워 예시한 것일 뿐이다. 보여준 중성자의 수효들은 개략적인 정수만을 따진 것이다. 원전연료에는 U-238(우라늄-238)도 일정 비율(97% 정도) 들어있다. 그것이 핵분열 한다는 소리는 생뚱같을 지 모른다. 비록 그 비율이 낮긴 해도 빠른중성자들이 걔들의 핵분열을 일으킨다. 100 개의 빠른중성자들 중에서 U-238 단 한 알갱이 원자핵을 분열시키므로 3 개가 새로 생겨나서 빠른중성자들은 다음 단계로 이어질 때, 모두 103 개가 된다. 다음 단계도 U-238에 빠른중성자들이 흡수되면서 U-238이 플루토늄-239(Pu-239)로 변환되는 경우다. 이땐, 빠른중성자들이 핵분열에 가담하지 않고 없어질 뿐이다. 손실이 생긴다. 흡수될 확률이 0.9이므로 10 개정도를 뺀, 93 개가 다음 단계로 이어진다. 원전연료의 덩치가 무한대로 크다면 문제가 없겠지만, 유한하기 때문에 빠른중성자들은 들어있는 원료덩치 밖으로 빠져나갈 경우도 있을 것이다. 누출이다. 반사체를 써서 도망가지 못하게 막긴 해도, 손실은 있게 마련이다. 그림의 경우는 인공 반사체가 없으므로 매우 손실이 크다. 4 개가 빠져나간 89 개가 다음 단계로 이어진다. 느린중성자들의 경우도 같은 생각을 해야 한다. 3 개나 달아나므로 총 86 개가 남는다. 원자로 속에 생겨난 우라늄 동위원소들 그리고 다른 이물질들에도 흡수돼, 약 9 개가 없어지므로 77 개가 남는다. U-238의 핵분열로 새로 생겨날 빠른중성자들이 1.32 배나 된다. 그래서, 총 합계는 102 개를 계속 유지시켜야 원자로는 가동된다.'주제어실‘ 계기들은 그런 임계조건들을 실시간으로 알려준다. 핵폭탄은 6인자 요소들을 별도로 관리할 필요가 없다. 그리고 거기서 느린중성자들은 핵분열에 가담할 수 없다. 핵물질의 물질들은 느린중성자가 핵분열에 가담하기 이전에 이미 박살이 나 산산조각으로 흩어지게 되므로 빠른중성자들만 그 일을 할 수 있다. 그것들이 최적한 조건에서 핵분열을 일으키게 설계돼야 가공스러운 파괴력을 발휘하게 될 것이다. /주승환, 고려공업검사(주) 연구소장, 공학박사, 현 한국기술사회 홍보위원. 이글 “주승환 마당” http://blog.daum.net/choo6261blog /(울진홈피)에도 올립니다.  권리침해, 욕설 및 특정 대상을 비하하는 내용을 게시할 경우 이용약관 및 관련법률에 의해 제해될 수 있습니다. 공공기기에서는 사용 후 로그아웃 해주세요.

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