원자력 발전으로 물을 끓이는 순간.mp4

개드립No.2241102023.10.20 08:26

전문용어로는

처음 과열되기 시작하여 더 이상 추가 열을 물에 전달할 수없을 때 발생하는 물리적 현상인

임계 열유속(Critical Heat Flux)라고 부르는 모양

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출처 : 개드립넷

공돌공돌우는공돌2023.10.20 09:19
앗 제 박사전공이 나왔네요... 어케 쉽게 설명하지..?

정확히는 원자력발전에서 물을 끓이는건 아니고 그런 상황을 히터로 재현시켜 실험하는 기구입니다. 실제 원자로로 실험하기에는 돈도 많이들고 실험하다 죽을수도? 있기 때문에 그나마 돈 덜 드는(그래도 히터 하나에 수천~ 수억원ㅠ)방식으로 해요.

원자로에서는 저런 히터처럼 생긴 연료봉이 들어가는데, 연료봉 표면에서 물이 끓으면 보글보글 기포가 생기는데, 이게 액체일때보다 열전달(열을 식히는 능력)이 엄청나게 떨어집니다. 물론 기포가 생기면서 떨어져나가면 주변의 물을 휘저어서 좀더 열 전달이 잘되는 효과도 발생하지만, 기포가 일정수준 이상으로 생겨나면 아예 히터와 물 사이의 단열재처럼 작용해서 저렇게 막 형태로 주변을 감싸게 됩니다.

저게 만약 원자로라면 물이 연료봉을 식혀주지 못하니 더 뜨거워지다가 껍질이 녹아내리면서 수소가 발생하게되고... 큰 사고로 이어질 수 있기 때문에 원자로 안에서는 물이 최대한 끓지 않게하기 위한 여러 방법들을 사용합니다.

물을 더 빠른 속도로 흘려보내거나, 압력을 엄청나게 높여서 끓는점을 높이거나 출력을 제어해서 연료봉이 덜 뜨거워지게 유지하는 등의 방법으로 말이죠.

그럼 물을 안끓게 하고 어떻게 증기터빈을 돌리냐구요?

간단합니다. 저 (뜨겁고 압력이 높은)물을 가지고 (차갑고 압력이 낮은)물을 끓이면 해결!

그래서 우리나라같은 가압경수로 형태는 원자로에 직접 흐르면서 물이 끓지않는 1차측과, 물이 끓어서 터빈을 돌리는 2차측으로 나눠져 있습니다. 1차측은 내부기압을 160기압정도로 유지시켜 물이 320도에도 끓지 않기때문에 2차 측의 물을 끌여서 증기를 만들 수 있습니다.

궁금증이 해결 되셨나요?
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파라사건2023.10.20 09:26
이럴줄 알았어 여긴 다있다니까!!!
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드립생각이안나2023.10.20 09:31
조온나 멋있어 이러니 뻑이가지!!!!!!!!
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정직한양치기23.10.20 08:35
결국은 물을 끓여야 터빈을 돌린다..
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자다보니저녁이네[수정] 10-20 08:48 23.10.20 08:48
회사에서 방귀 참을때..
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금콩23.10.20 09:01
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좀비곱등이23.10.20 09:07
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단명탐정코난23.10.20 09:07
긴 기둥에 액체가 몰려든다..
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아라루구두구23.10.20 09:17
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공돌공돌우는공돌[수정] 10-20 11:35 23.10.20 09:19
앗 제 박사전공이 나왔네요... 어케 쉽게 설명하지..?

정확히는 원자력발전에서 물을 끓이는건 아니고 그런 상황을 히터로 재현시켜 실험하는 기구입니다. 실제 원자로로 실험하기에는 돈도 많이들고 실험하다 죽을수도? 있기 때문에 그나마 돈 덜 드는(그래도 히터 하나에 수천~ 수억원ㅠ)방식으로 해요.

원자로에서는 저런 히터처럼 생긴 연료봉이 들어가는데, 연료봉 표면에서 물이 끓으면 보글보글 기포가 생기는데, 이게 액체일때보다 열전달(열을 식히는 능력)이 엄청나게 떨어집니다. 물론 기포가 생기면서 떨어져나가면 주변의 물을 휘저어서 좀더 열 전달이 잘되는 효과도 발생하지만, 기포가 일정수준 이상으로 생겨나면 아예 히터와 물 사이의 단열재처럼 작용해서 저렇게 막 형태로 주변을 감싸게 됩니다.

저게 만약 원자로라면 물이 연료봉을 식혀주지 못하니 더 뜨거워지다가 껍질이 녹아내리면서 수소가 발생하게되고... 큰 사고로 이어질 수 있기 때문에 원자로 안에서는 물이 최대한 끓지 않게하기 위한 여러 방법들을 사용합니다.

물을 더 빠른 속도로 흘려보내거나, 압력을 엄청나게 높여서 끓는점을 높이거나 출력을 제어해서 연료봉이 덜 뜨거워지게 유지하는 등의 방법으로 말이죠.

그럼 물을 안끓게 하고 어떻게 증기터빈을 돌리냐구요?

간단합니다. 저 (뜨겁고 압력이 높은)물을 가지고 (차갑고 압력이 낮은)물을 끓이면 해결!

그래서 우리나라같은 가압경수로 형태는 원자로에 직접 흐르면서 물이 끓지않는 1차측과, 물이 끓어서 터빈을 돌리는 2차측으로 나눠져 있습니다. 1차측은 내부기압을 160기압정도로 유지시켜 물이 320도에도 끓지 않기때문에 2차 측의 물을 끌여서 증기를 만들 수 있습니다.

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아이언골렘23.10.20 09:25
설명 감사합니다ㅎ!
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파라사건23.10.20 09:26
이럴줄 알았어 여긴 다있다니까!!!
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드립생각이안나23.10.20 09:31
조온나 멋있어 이러니 뻑이가지!!!!!!!!
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물음표발생23.10.20 11:07
뻑예~~
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그러시시든지마시시든지23.10.20 09:43
저 다 이해한거 같아요!!! 감사합니다!!
근데…열전달을 위해서 압력을 높이는것과 유속을 빠르게 하는것과 기타 다른방법중에..어느게 효율이 제일 좋아요??
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난나나나나난난23.10.20 11:47
잘은 모르겠지만 유속아닐까요

압력높이는건 강제로 끓는점을 높여논 상태니까
봉근처에 100도 이상의 뜨거운물이 접촉해있는상태고

유속은 찬물을 계속 빨리 공급하니까.....

뇌피셜입니다
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스스하스스23.10.20 16:08
압력상승없이 유속을 빠르게하여 300도 이상 올리는것은 사실상 불가능하고, 배관경이나 기타 배관에서 유속으로 인하 발생할 수 있는 피해 가능성이 있기 때문에
물을 가압하여 300도에서도 끓지않게 유지하는것이
운전측면에서 훨 유리합니다.

잔뜩 화가난 호빵이 관을 지나가면서 열받는거랑
소닉이 열받으면서 점점 빨라지면서 관을 통과하는거
생각하시면 이리저리 휘어있는 관 통과하기가 어떤게 더 안전할지 생각해보면 대충 떠오르지 않을까요.
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잉여새끼23.10.20 09:44
공돌공동하고 우시는 이유가 있었군요!!ㅋㅋㅋ
설명요정???????
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좋은똥이다23.10.20 09:45
이 글을 김정은이 좋아합니다
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돌돌돌김밥23.10.20 09:45
에........네?
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아이고배야23.10.20 09:59
설명 요정이 아니라 설명 박사
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선두반보23.10.20 10:01
물이 물을 끓이는거네요?
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드리프틴23.10.20 10:08
오 마침 궁금하던건데 그런거군뇨 ㅎㅎ감사합니다
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돌아갑니당23.10.20 10:21
저 물을 가지고 물을 끓이면 해결!

이부분 읽고 한참 이해가 안됐어요.. 저 물은 안 끓게 하고 저 물에 들어간 열에너지로 다른 물을 끓인다는 말씀 맞죠?
물을 끓지 않게 하고 물을 끓인다는 말이 무슨말인가 했네요 ㅋㅌㅋㅌ
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하늘아래 땅이있고23.10.20 18:43
저물은 쓸수 없으니 버리는게 아니라
저물의 열로 다른 물을 적정온도로 끓인다음
그 물을 사용한다는 이야기 일까요?
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내길23.10.20 10:37
와.. 어케 박사님이 이렇게 설명을 잘해주시지? 대학원생도 아니고..ㅋㅋㅋㅋ
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아웃겨후후23.10.20 10:39
고마워요 사물궁이
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벌써일년23.10.20 11:33
내안의 사물궁이가 말해줬다
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요건어떠냐23.10.20 10:44
여기 별풍선은 어떻개 쏘나요??
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룰루23.10.20 10:57
3줄요약좀..ㅎㅎㅎㅎ
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허언증암13기23.10.20 11:02
역시 없는 게 없는 개드립… 설명 감사합니다
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아닉넴고민그만하고싶다23.10.20 11:20
ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ 첫문장
너무 귀여우신 박사님 ㅋㅋ
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코딱지사랑23.10.20 11:22
와 설명요정님 쵝오!!
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델굿23.10.20 11:44
물은 계속 순환 되는 건가요?
연료봉 식힌 물은 방사능에 오염 돼서 방류 하면 안되잖아요.
그러면 어짜피 내부에서 순환 되는 물인데 바닷가나 강가 옆에 물 보급이 쉬운 곳에 발전소를 짓는 이유가 있나요?
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공돌공돌우는공돌[수정] 10-20 12:09 23.10.20 12:03
그래서 1차측은 안에서만 순환되고, 그 물을 보일러 파이프같이 사용해서(열교환기) 터빈을 돌리는 2차측의 물을 끓이는데 사용합니다.

그리고 2차측에서 증기로 변한 물은 터빈을 돌리고 나서 다시 냉각수(3차)에 의해서 식혀져서 다시 사용되는데, 이때 사용하는 냉각수가 강물이나 바닷물, 혹은 냉각탑에 들어있는 물인거죠. 냉각수는 원자로 안에서만 돌아가는 1차측과 접점이 아예 없기에 방사능 물질이 외부로 누출되지 않습니다.

ps. 후쿠시마 원전 같은 사고난 곳을 식히는 냉각수는 녹아버린 원자로를 직접 식히는거라 방사능물질이 지속적으로 누출되기에 다른 경우입니다^^
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슈퍼로봇23.10.20 12:11
조온나 멋쥬
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올솔리드23.10.20 12:32
와...박사님...ㅈㄴ 멋있어...완벽하게 이해당해 버려따...?
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그때왜그랬어요23.10.20 12:40
네 ~ 박사님~
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민트초코감자튀김23.10.20 12:41
박사님 궁금한게 있는데요, 그러면 굳이 1차측에서 물을 매개로 쓰는 이유가 있나요?
말씀들어보면 그냥 끓는점이 높은 다른 액체를 쓰면되지않나 싶어서요!!!!
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공돌공돌우는공돌23.10.20 13:05
여러가지 이유가 있는데요,

일단 물은 어디에나 있어서 구하기가 쉽고, 비열이 비교적 높아서 효율성면에서도 좋고, 다른 물질과 상호작용을 하면서 열을 낸다던지 하는 안전상 문제도 거의 없어서 대부분의 발전소에서 사용하고 있습니다.

물 말고도 체르노빌에서 사용한 흑연냉각로나 소듐냉각로 등이 존재하는데 흑연은 온도가 높아지면 불이 붙고, 소듐(나트륨)은 상온에서는 금속상태여서 원자로가 정지중일때도 계속 가열을 시켜줘야 하며, 물과 반응하면 폭발하는 성질이 있어서 다루기가 까다롭다는 단점들이 있습니다.

또한 1차측 냉각수를 물로 사용하게되면 어떤 안전사고로 물이 누출되어도 물을 더 보충하면 되기 때문에 사고대처에도 용이하겠죠? 그리고 다른 발전방식에도 대부분 물을 사용하기 때문에 안전성에 대한 검증도 많이 되어있기도 하구요 ㅎㅎ
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흰고라니23.10.20 12:46
도체의 최종 온도가 유속과 온도에 관계되었을 때, 둘의 관계를 정리해놓은 논문을 찾아봐야겠네요. 되게 복잡하게 얽혀있을 것 같아요ㅋㅋ 아 재밌다
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흰고라니23.10.20 12:54
J. P. Holman 저 Heat Transfer 에서 답을 찾았습니다! 레이놀즈수에 따라 층류인지 난류인지 판단하고, 이에 대해 변수들 관계를 따져서 만들어놓은 식이 있네요. 이렇게 파악하는게 맞는지 궁금합니다~!
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공돌공돌우는공돌[수정] 10-20 14:37 23.10.20 14:37
열전달.. ㅋㅋㅋ 학부생때 배웠던 교제네요. 접근은 맞습니다! 다만 층류 난류를 경계짓는 조건도 모델이 여러개고 열전달이 일어나는 표면에서의 현상도 너무 다양해서 조건에따라 매우 다를 수 있다는 점만 아시면 될것 같아요?
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흰고라니23.10.20 17:15
감사합니다 재밌네요!!!
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의외성의법칙23.10.20 13:09
오~최소 오펜하이머띠
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우리어머님23.10.20 13:24
물을 160기압까지 올리면 320도까지 끓지 않는다고 하셨는데 그럼 물로 튀긴치킨도 만들 수 있나요?

(튀기는 치킨온도는 보통 180도)
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테리우스23.10.20 15:37
160기압이면 온도가 문제가 아니라 닭이 남아나질 않겠죠..
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공돌공돌우는공돌23.10.20 15:51
오... 좋은 아이디어인데요!

사람들은 그런 제품을 ‘압력솥’이라고 부른다죠?

시중 제품으로는 320도 160기압은 힘들겠지만요 ㅋㅋ 저는 우라늄을 찌는게 전문이라 닭은 어떻게 될지 궁금하네요.
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니가닌데23.10.20 22:48
치킨반죽이 친수성이라 익긴해도 튀김옷은 없이 죽될듯...
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불타는콘도그23.10.20 14:29
첫줄부터 이해 못해버렸따….
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탈모드23.10.20 14:32
작성자에 의해 삭제 되었습니다.
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프로불편러가불편해요23.10.20 14:42
박사님 질문 있습니다! 전기를 생성하는 원리는 이해했는데 왜 물을 끓여서 돌리는 방식을 사용하는지 이해가 안 됩니다! 수증기로 터빈을 돌리는 게 가장 효율적이라 그런가요? 나머지 방법은 없거나 비효율적인가요?
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고요한23.10.20 16:32
현실적으로 증기를 이용한방법 말고는 가장 효율적으로 터빈을 돌릴수있는 방법이 없습니다
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치기스23.10.20 15:02
오 나 박사님들도 보는 앱 쓰잖아!!
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쉰데렐라23.10.20 15:28
설명을 해줘도 모르겠다...
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드립니다23.10.20 17:26
연료봉을 겁나 두껍게 혹은 표면적이넓게만들기도하나요????
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공돌공돌우는공돌23.10.20 19:23
기본적으로 연료봉은 가늘고 길게 만들어서 16x16 개를 한묶음(어셈블리)으로 하고 이걸 또 수백개를 원자로 안에 빼곡하게 넣어서 발전을 시킵니다. (구글에 원자로 연료봉 검색!)

연료봉을 두껍게 하지 않는 가장 큰 이유는 그래야 부피대비 물에 닿는 표면적이 넓어져서 열전달이 수월하기 때문이에요. 그 외에도 연료봉 사이사이에 제어봉을 넣어서 출력을 조절하거나 연료봉 안에 우라늄 농도를 조절해서 원자로 한쪽만 뜨거워지지 않게 하는 등 여러가지 효율/안전상의 이점이 있어서 그렇게 만들어진 거랍니다.
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낭만진진23.10.20 17:28
멋져요!! 멋있어요!! 섹시해요!!!
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치킨사23.10.20 17:48
후훗 그정도 설명으로 절 이해시키려 하시다니!
전 그냥 말하는 감자 라구요!
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홍심이23.10.20 22:36
형 나 씻고올껭
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웨스트브룩23.10.20 10:13
막비등??
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작은얼룩까마귀23.10.20 10:30
작성자에 의해 삭제 되었습니다.
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부꾸마꾸가히츠요나노23.10.20 23:19
모야모야 여기 학회열렸나욬ㅋㅋ 최측근이 원자로운전하는데 최측근의 말 보다 더 알아듣기쉽군요 ㅋ
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라면사리추가요23.10.21 14:54
오오~ 멋져부러~
이러니 개드립을 안할수가 음찌~
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