1. 개요
Nuclear Powered Vessel원자로에서 얻는 에너지를 추진동력으로 이용하는 선박.
원자로를 가동하기 위해 필요한 핵연료의 무게 대비 효율이 기존 선박들의 연료인 화석연료(중유 등)보다 압도적으로 뛰어나기 때문에 한번 연료봉을 교체하면 선박 자체는 별도의 보급 없이 몇 년간 항행할 수 있다.
2. 상세
핵추진 선박의 추진방식에 대해 그냥 대충 원자로가 있으면 배가 알아서 가는 줄 아는 사람들이 있다.(...)기본적으로 원자로는 핵분열로 열을 방출하는 장치일 뿐 추진력 같은 직접적인 동력=운동에너지 자체를 발생시키지는 않는다. 때문에 원자력선의 추진 장치는 재래식 선박과 동일한 터빈이다.[1] 원자력 발전의 원리가 화력발전에서 물을 끓이기 위한 열원이 연료의 연소과정에서 핵분열 과정에서 방출되는 에너지로 대체된 것처럼, 원자력선이 재래식 선박과 다른 점은 증기터빈의 구조에서 물을 끓여서 증기를 만들기 위해 사용되는 보일러의 동력원이 화석연료인지 원자로인지의 차이점밖에 없다.
3. 원자로의 이용
3.1. 장점
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핵연료는
핵분열하면서 완전히 붕괴되기까지 수십년간 동력을 공급한다. 한마디로 원자력선은 한번 연료를 보급하면 이론상 수 년 이상 무보급 항해가 가능하다. 물론 이는 원자로 연료의 교체주기에 한정하는 것일 뿐, 선박에 탑승한 승조원의 식량을 비롯한 기타 보급품이나 시설 노후화 및 유지보수 등을 고려하면 실제로 수십년간 항해하는 것은 불가능하지만, 적어도 일반 선박보다는 압도적으로 긴 항속거리를 가진다. 이는 보급을 받지 않고 작전을 수행해야 할 상황이 생길 수 있는 군함, 특히 잠수함에 제일 필요한 특성이다.
- 핵연료의 부피 대비 출력이 화석연료보다 압도적으로 뛰어나기 때문에, 내연기관 선박에 필요한 엄청난 크기의 연료탱크는 원자력선에서는 필요가 없다.
3.2. 단점
- 핵분열 과정에서 인체에 위험한 방사선이 방출되는 등 동력원 자체의 위험성이 매우 높다. 특히 선박은 상대적으로 불안정한 공간인 해양을 항해한다는 특성 상 언제나 선체가 파손될 우려가 있는데, 선체 파손으로 원자로가 파손되어 선원들에게 방사능이 누출되거나, 혹은 아예 침몰하거나 해서 해양 환경을 파괴할 우려가 있다.
- 앞서 말한 단점 때문에 웬만한 충격이나 사고에도 끄떡없게끔 튼튼한 설계를 필요로 하며, 핵분열 과정에서 나오는 방사선으로부터 선원들을 안전하게 방호하기 위해서 원자로 주위를 두꺼운 차폐재로 둘러싸야 하므로 배가 크고 아름다워지고, 안전시설을 갖추어야 한다. 재래의 선박에 비해서 원자로·선체·기관도 제조원가가 비싸고, 연료비·유지비 등에서도 경제성이 떨어진다.
- 원자로 자체가 위험성이 높은 동력원이라 앞서 말한 문제점을 다 제친다 해도 민간에 쉽게 허락되는 동력원이 아니다. 또한 고출력을 위해서는 고농축 핵연료를 사용해야 하는데, 고농축 핵연료를 만들기 위한 핵연료 재처리 공정 등은 핵무기로 전용될 우려가 있어 국제원자력기구 등에서 감시하는 상황이므로, 고농축 핵연료를 쓰는 원자력선은 비핵보유국이라면 만들기 어렵다.
- 무보급 항해라는 장점이 빛을 발할 상황이 많지 않다. 민간선은 항구에 기항해서 보급을 받으면 되기 때문이다. 거기다가 핵연료를 한번 보급하면 몇 년 동안 보급하지 않아도 된다고 해도, 선원을 위한 보급품에는 한계가 있다. 물이나 산소 등은 원자로의 출력을 기반으로 해수 등을 처리해서 만들어낸다고 해도, 원자로가 식량을 뽑아내거나 할 수는 없다. 연료 보급의 주기가 길기에 통상 선박보다는 훨씬 더 긴 항해가 가능하지만 주기적으로 보급해주어야 하는 것은 똑같다는 것.
4. 각종 원자력선
원자로 자체가 위험성이 높고 국가적으로도 민간에 쉽게 허용되는 동력원이 아닌데다가, 이를 제외하고서라도 경제성이 그리 높지 않은 단점이 있기에 거의 군함에 사용된다.4.1. 잠수함
4.2. 수상함
4.2.1. 군사용
현재 원자력 항공모함은 미국, 프랑스 2개국만 보유중이며, 미국의 모든 항공모함은 원자력을 사용한다.- 엔터프라이즈급 항공모함 - 최초의 원자력 항공모함
- 니미츠급 항공모함
- 제럴드 R. 포드급 항공모함 - 핵연료와 디젤엔진을 양용한다.
- 샤를 드골급 항공모함
- 키로프급 미사일 순양함
- 롱비치급 순양함
- SSV-33 우랄
4.2.2. 민간용
- 레닌 호 - 1959년 소련이 완성한 원자력 쇄빙선. 배수량 1만 6000t, 원자로 3기를 갖추고 있다. 두께 2.4m의 빙해를 2kn로 항해할 수 있고, 원자로에서 나오는 열로 부근의 얼음을 녹일 수 있다고 한다. 두번의 원자력 사고를 당했는데, 서로 연계되어 있다. 첫 사고는 1965년 핵연료 보급 과정에서 실수로 냉각수를 제거하는 바람에 핵연료 일부가 녹아 손상되는 사고가 발생했고[3], 두번째에선 연료봉 교체직후 교체작업자 실수로 발생한 것인지 콘크리트 차폐벽에 오함마 자국으로 추정되는 금이 가 냉각재가 새는것이 발견된 2차 냉각재 손실 사고로 인해 결국 원자로 3기를 신형 원자로 2기로 교체하는데, 이때 일반적인 방법이 어렵자 성형작약으로 그냥 원자로와 선체 사이를 냅다 날려버렸다. 현재는 사용중지로 방치되다 결국 연료봉 제거 후 박물관으로 개장된 상태.
- 아르크티카급 - 이건 아예 여섯척이나 양산한 양산형 쇄빙선. 각각 아르크티카, 시비르, 러시아, 싸볫스끼 싸유스(소비에츠키 소유즈)[4], 야말, 전승 50주년(50 лет Победы) 호로 명명되었다.
- 서배너호 - 1962년 미국이 완성한 원자력 화객선. 배수량 약 2만 2000t, 원자로 1기를 갖추고 있다. 60명의 여객과 1만t의 화물을 적재하고 20kn의 속도로 연료 보급 없이 600일을 항해할 수 있다. 이 배는 취항 이래 여러 나라의 항구를 방문하여 안전성과 상선으로서의 실용성을 실증하였다. 첫 항해 후 연료의 일부를 교환하기 위해서 1968년 처음으로 기지로 돌아왔으며, 1970년에 퇴역하였다.
- 오토한호 - 1968년 독일이 완성한 원자력 광석운반선. 배수량 2만 5950t, 열출력 3만 8000kW인 개량 가압수형원자로 1기를 갖추고 있다. 최대속력 15.75kn이며, 북유럽과 독일 간의 광석수송에 취항하고 있다.