원자력 발전소

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원자력 발전소 (原子力發電所, 原電)

1 개요

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캐나다 피커링 원자력 발전소. 원자로 8개가 다닥다닥 붙어있으며 저 8개 중 2개가 현재 정지중이다. 캐나다 원자력 발전소이니 만큼 모두 CANDU 원자로이다.

Nuclear Power Plant, Power Station, Generating Station

원자력을 이용해서 발전하는 발전소. 사람들이 미래의 발전소라고 운운하는 핵융합로를 이용한 발전소도 사실 원자력 발전소에 포함된다(...) 그러나 아직 핵융합로는 상용발전까진 거리가 남았기에, 핵분열을 이용한 발전소를 가리키는 말이라고 보면 된다.

원자력 발전소는 방사능과 매우 밀접한 관계가 있고, 사고가 나면 매우 위험해지기 때문에 엄청난 혐오시설이다. 그러나, 시설을 엄청나게 크게 만들수 있고 안정적인 연료 수급이 가능하다면, 킬로와트당 발전원가가 다른 발전소에 비해 적고 , 안정적으로 많은 전력을 공급할수 있기에 여러 국가에 건설되어 있다. 원자력 발전소의 전력비중은 전세계적으로 약 14~15%로, 2015년 제일 몰빵하는 국가는 프랑스로 76.3%를 차지하고 있으며이게 다 EDF 때문이다, 대한민국은 31.7%의 전력을 충당하고 있다. 덤으로, 세계에서 제일 많이 원자력 발전소를 운영하는 회사는 EDF로 영국/프랑스 다해서 혼자서만 78개의 원자로를 가동하고 있다.(...)

1.1 발전단가

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2014년 3월 국회예산정책처가 발표한 <원자력 발전비용의 쟁점과 과제 #> 에 따르면 계획발전원가의 경우 1400MW급 3세대 원자력 발전의 발전비용은 41.9원/kWh이고, 1,000MW급 석탄과 800MW 가스화력은 각각 61.9원/kWh, 117.8원/kWh이다.
단, 표 8에 제시된 제6차 전력수급기본계획 상 발전원가에는 2012년말 개정된 방사성폐기물관리비 증가분이 누락되었다. 원자력 발전비용은 사용후핵연료와 중저준위방사성폐기물에 대한 방사성폐기물관리비, 폐로처리비용을 포함해야 하는데 동 수치가 2012년 말 개정되어 큰 폭으로 상승했으나 반영되지 않은 것이다.

참고로 2017년에 폐로(원전폐쇄)하기로 결정한 고리 원자력 발전소1호기의 경우 이 때문에 폐로 예상비용이 기존 3251억에서 6033억으로 대폭 증가했다. 현재 한수원은 예상 폐로 비용인 6033억원을 현금으로 준비해놨으나 IAEA에서는 1999년에 고리 1호기의 폐로비용을 약7090억 수준으로 예상했으며 현재 물가 상승률을 반영하면 1조원 이상 소요될것으로 추산중이다. 정부의 추정치는 사실상 '최소비용'에 가깝다는 이야기도 있다. 직접 폐로를 한적이 없어 국내 원전과 유사한 노형의 해체비용을 참고해 추산했기 때문이다.

파일:Attachment/원자력 발전소/에너지원별발전단가.jpg
한국수력원자력에 따르면 2012년 기준 연료원별 발전단가는 석유가 221.7원/kWh로 가장 높고, 그 뒤를 이어 양수(204.2원/kWh), 수력(170.8원/kWh), LNG(160.8원/kWh), 무연탄(91.6원/kWh), 유연탄(58.8원/kWh), 원자력(39원/kWh) 순이다. 한수원은 이 액수에 대해 원전해체비용, 사용후핵연료 처분비용 및 중·저준위폐기물 관리비용 등 사후처리비용까지 이미 합리적으로 반영돼 있다고 밝혔다.#

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미국의 블룸버그 계열 에너지 조사기관인 'BNEF'가 지난 해 발간한 보고서에 따르면, 원전의 발전비용은 1㎾h당 약 145원(14센트)으로, 석탄화력(약 94원)보다 높은 것으로 조사됐다. 'BNEF'는 원전의 비용 상승 이유로 후쿠시마 사고 후 강화된 안전규제 때문에 건설비용과 유지관리에 드는 인건비가 높아진 점을 들었다.

미국 매사추세츠공대(MIT)가 2009년 발표한 보고서도 원자력 발전단가를 1㎾h당 114.8원으로 계산해 석탄(84.7원)에 비해 30원 이상 높다. 2012년 일본 발전단가 검증위원회 역시 원자력 발전단가를 123.8원으로 발표했다.

국내 연구에서도 외부 비용을 포함하면 원전 발전단가가 크게 높아지는 것으로 조사됐다. 조영탁 한밭대 경제학과 교수가 2013년 '발전설비별 원가 재산정 시나리오'에 따라 계산한 원전 발전원가는 1㎾h당 95~143원으로 석탄(88~102원), LNG(92~121원)보다 비쌌다.#

또 한국환경정책평가연구원에서는 각종 정부 보조금과 위험회피 비용 같은 사회적 비용을 합산한 원전 발전원가가 최고 254.3원에 달한다는 연구 결과를 발표하기도 했다. 그러나 한수원에 따르면 이는 원전에 대해서만 외부비용이 포함되어 있어서 다른 발전보다 비싸다고 보기 어렵다는 입장을 밝혔다.#

국회 예산처가 작성한 <원자력 발전비용의 쟁점과 과제>에 따르면 원자력 발전의 직접 비용은 43.02~48.8원/kWh이라고 한다. 정부가 제6차 전력수급기본계획에서 사용한 원자력 발전단가는 1kWh당 41.9원이며, 제2차 에너지기본계획 워킹그룹은 43.02~47.93원, 한국환경정책평가연구원은 48.8원으로 추정한다고 나왔다.
또 국제에너지기구(2010)에 따르면 우리나라의 원자력 발전비용을 기준으로 할때 프랑스의 발전비용은 우리나라의 1.8배, 일본과 미국은 1.6배라고 한다. 건설비는 원자력 발전비용의 50% 이상을 차지하는데, 낮은 건설비로 인해 우리나라의 원자력 발전비용은 다른 나라에 비해 낮게 나타나고 있다고 지적했다. 신형 원자로를 기준으로 할 때, 우리나라의 건설비는 1kW당 231만원인데 일본은 365만원이며, 미국은 640만원, 프랑스는 560만원으로 차이가 크다고 지적했다.
우리나라의 건설비가 낮은 이유는 여러 기의 원자력 발전소가 한 부지에 모여 있음으로 인한 행정비용 및 입지비용의 절감, 낮은 규제비용, 반복건설 경험, 플랜트 시공능력, 연관사업의 발달 등이 원인으로 추정되나, 향후 우리나라의 건설비 차이에 대한 요인을 검토할 필요가 있다고 밝혔다.

1.2 논란

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원자력 발전의 발전단가에서 논란이되는 점은 쉽게 말해 '숨은 비용'에 대한 논란이다. 위 그림을 보면 알겠지만 크게 직접비용/외부비용이으로 나뉘며 이를 제대로 반영했냐는 논란이다. 숨은 비용으로 흔히 생각하는 핵폐기물 처리비용, 시설 해체비용 등은 직접비용 내 운영유지비에 포함되며 한수원이 밝힌 발전단가와 정부가 발표한 6차 전력수급기본계획의 계획발전단가 직접비용은 계산이 포함되어 있다. 하지만 외부비용은 발전원가에 직접적으로 반영되지 않았지만 반대로 반영하기 힘든점(예를 들어 사고위험비용)도 있다.

숨은 비용을 산정하는 기준에 따라 원전의 비용은 달라진다. 현대경제연구원이 2012년 발표한 '원전의 드러나지 않는 비용' 보고서는 우리나라 사용후핵연료 처분비용을 약 72조 원으로 추산했다. 이는 당시 예상 적립금 규모(약 16조 원)의 4.5배 수준이다. 2014년 국회예산정책처가 낸 '원자력 발전비용의 쟁점과 과제' 보고서도 △중대사고 발생에 대한 우려 △사용후핵연료 처분장 및 고압 송전선로의 입지 △안전규제 수준 △미래세대의 국토이용 제한과 같은 사회적 갈등을 유발할 수 있는 비용이 발전원가에 제대로 반영되지 않았다고 지적했다.#

아직 기술이 정확히 확립되지 않은 원자로 해체 비용과 사용 후 핵폐기물 처리 비용에 대한 계산이 정확했는지에 대해서는 논란의 여지가 크다. 종합적으로 계산해 논문을 내놓기도 했다. 표 5.1을 참고하면 확실히 화력 발전에 비해서는 그리 큰 효율 절감이 없다는 것을 알 수 있다. 다만 본 논문이 나온 2003년에는 국제 유가가 배럴당 30달러 선이었음을 감안해야 하는데, 국제 유가는 그 후 5년 만에 배럴당 100달러를 돌파했고 현재는 50달러대를 유지하고 있다. 이처럼 화석연료의 가격이 상승하게 되면 원자력의 경제성이 상대적으로 높아지는 것은 당연한 노릇이다. 게다가 화력발전이 발생시키는 숨은 비용인 환경오염도 포함하게 되면 계산은 달라 질 수 있다.

이런 논란은 불확실성이 크기 때문에 계속 될 수 밖에 없다. 숨은 비용에서 가장 중요한 폐로(원전 폐쇄)의 경우 현재 우리나라는 폐로한 경험이 없고 기술도 없다. 폐로 비용을 추정만 할 뿐이다. 게다가 직접비용/외부비용에 대한 추정액은 조사기관마다 차이가 크다. 그리고 저유가 기조로 한 때 100달러 넘던 유가가 50달러 밑으로 내려오고 석탄 가격도 같이 하락했기 때문에 화력발전에 대한 경제성이 상승한것도 주요 요인이다. 또 한국수력원자력의 주장대로 원자력 발전에 대해서만 외부비용을 산정하는 경우가 발생할 수 있다. 원전이 방사성 폐기물에 관련된 숨은 비용이 많이 있지만 화력발전 또한 탄소배출 등 환경 문제를 야기 할 수 있으며 현재 원전의 필요성을 주장하는 이유 중 하나가 탄소배출이 적다는 점 때문이다.

2 역사

이미 미국에선 일단 생각을 먼저 드립하여 1951년 12월 20일, 아이다호 국립연구소의 EBR-1에서 가능성을 타진하였다. 그러나 실제적인 시작은 1953년 12월 8일 아이젠하워대통령이 UN총회에서 드립한 평화를 위한 원자력 이후, 최초의 전력망 송출은 1954년 6월 27일, 소련의 과학도시이자 그당시 비밀도시였던 오브닌스크 원자력 발전소의 AM-1 (Атом Мирный, 로마자론 Atom Mirny. peaceful atom이란 뜻)이 해냈다. AM-1의 원자로 노형은 세상에 나오지 말았어야 했을 원자로인RBMK이다. 사실 RBMK도 여러 원자로 노형중 제일 뛰어나다고 선정받아 만들어진 원자로다(...) 그러나, 오브닌스크는 과학적 목적이 크고, 전력도 고작 6MW짜리였다. 세계최초의 상업적 원자력 발전소는 또 미국이 아니고 영국의 콜더 홀 원자력 발전소가 먹었다. 여기서 사용한 노형은 RBMK와 비슷비슷한 우주쓰레기인 마그녹스이다. 그러나, 다 알다시피 핵연료 재처리 단지 안에 건립된 상업적 원자력 발전소에서 플루토늄을 안 뽑아내면 뭔가 섭하겠지? 그래서 100% 상업적 원자력 발전소는 미국의 쉬핑포트 원자력 발전소가 차지했다.

대한민국에선 박정희 대통령 재임중 고리 원자력 발전소가 건설된 이후 지금까지 총 4곳의 원자력 발전소가 건설되었으며 또한 다른 원자력 발전소 건립계획도 있는데 건립계획이 안그래도 반대가 심한데 2011년에 일어난 모 사고때문에 매우 큰 반대를 받는 중이다. 하지만 그와 동시에 원전이 정말 필요한 상황이기도 하다. 사실 원전만큼 부지 면적 대비 효율이 좋은 발전소도 없다. 원전 하나만큼의 전기를 신재생 에너지를 통해 생성하려면 현재 기술로는 태양광 발전소는 원전의 73배 크기 부지가, 풍력 발전소는 200배가 넘는 크기의 부지가 필요하다. 뭐 태백산맥 쪽에 바람 많이 부니 그 쪽에 풍력 발전소를 세우면 되지 않느냐는 의견도 있지만, 발전이 가능한 바람의 세기가 존재한다. 태백산맥의 경우는 바람이 일정한 세기로 꾸준히 불지 않기 때문에 전력 생산도 잘 안 되고, 또 되어봤자 얼마 안 된다. 정말 안타깝지만, 우리나라는 독일과 같이 신재생 에너지가 풍부한 국가가 아니다. 또 한 편으로는 노후 원전의 교체 문제도 존재한다. 사실 우리나라의 모든 원전은 30년의 수명을 가지고 있고, 그 후에는 부지 자체를 폐쇄하는 것이 원칙이다. 물론 현재 원전 내의 부품을 교체해서 수명을 연장했다는 뉴스가 간간히 나오고 있지만, 정말 중요한 부분인 노심 등은 아무도 교체할 수 없다. 우리나라에서는 아직까지 사고가 일어난 적이 한 번도 없지만, 이래저래 조심해야 할 부분이 아닐 수 없다.

3 원자력 발전소에서 사용되는 원자로

현재 원자력 발전소에서 사용되는 원자로는 다음과 같다.

3.1 경수로

경수를 중성자 감속재/냉각재로 사용하는 원자로 노형으로 중수에 비해 중성자 흡수도가 높기에 연료 농축이 필요하다. 보통 우라늄 농축도는 3~5% 정도이다.

• 비등수형 원자로 : Boiling Water Reactor, BWR 원자로에서 직접 물을 끓여서 터빈을 돌리는 방식. 현재 대한민국에선 존재하지 않으며, 독일, 일본등에 위치해 있다. 후쿠시마 원자력 발전소의 노형이 이것. 터빈과 원자로가 직결되어 있기에 방사능 누출에 많이 신경써야 한다. 가압수형 원자로보다 늦게 나왔으며, 특성상 기술이 있어도 무기화하는게 힘들다. 아예 발전을 노리고 만들어진 원자로이다.
• 가압수형 원자로 : Pressurized Water Reactor, PWR. 원자로와 증기계통이 서로 분리되어 있으며, 원자로 계통(1차 계통이라고도 한다)에선 압력을 가해 고온상태를 유지한다. 방사선 차폐면에선 격납용기 안에서만 방사능이 유지되기에 격납용기를 나가는 비등수형 원자로보다 훨씬 우월하며, 또한 비등수형에 비해 출력도 더 높일수 있다. 그러나 이 노형의 처음 시작은 원자력 잠수함에 집어넣을 원자로에서 시작했으며 현재에도 계속 사용되고 있다. 발전소 쪽에서도 마찬가지인데 대한민국의 한국 표준형 원전을 포함한 대다수의 원자력 발전소들이 이 방식을 채용하고 있다. 러시아에선 VVER(Водо-водяной энергетический реактор)이라고 부르기도 한다.

3.2 흑연 감속로

흑연을 중성자 감속재로 사용한 원자로이며, 경수로에 비해 매우 적다. 현재 사용중인 노형은 AGR을 제외하고는 전부 우주쓰레기로, 빨리 폐로 시켜야 할 물건들이다.

• 마그녹스, 개량 가스냉각로(AGR) - 영국에서 개발한 탄산가스 냉각형 원자로로 자세한건 셀라필드 원자력 단지 문서를 참고바람. 현재 가스 냉각형 원자로는 오직 영국에서만 쓰인다.
• 흑연감속 비등경수 압력관형 원자로 - 체르노빌 원자력 발전소사고 기종이자, 세계최초로 전력망에 전력을 올린 원자로. 자세한건 체르노빌 문서 참조.
• 페블베드 원자로 - 현재 개발중인 4세대 원자로로, 일반적인 연료봉 형태가 아니라 테니스 공처럼 생긴 연료(TRISO)를 무더기로 쌓아서 사용하며, 가스를 냉각재로 사용한다. 안전성이 높고 효율이 높아 미국, 러시아, 일본, 중국 등 여러 국가에서 이 방식에 기반한 노형을 개발중이라 4세대 원자로 중 가장 실용화에 가까운 노형이다.

3.3 중수 감속로

비싸디 비싼 중수를 감속재로 사용하는 원자로로, 천연 우라늄을 집어넣어도 된다. 심지어 사용후 경수로 연료를 장전해 넣어도 가동된다고(...) 중수의 중성자 흡수율이 경수보다 적기 때문에 가능하다. 현재 중수를 사용한 원자로중 제일 유명한건 캐나다에서 개발한 CANDU이다.

• CANDU - 캐나다에서 개발한 중수로로, 현재 월성 원자력 발전소에서 가동중. 자세한 설명은 월성 원자력 발전소의 CANDU 부분 참조

3.4 증식로

나트륨을 냉각재로 쓰는 증식로를 발전에 쓰는 발전소가 있긴 있는데, 전세계적으로 퍼지지 않았다. 왜 안 퍼졌는지는 증식로와 몬쥬, 조요 문서 참조.

4 위치

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• 동북아시아에 있는 원자력 발전소의 위치이다.
• 이번 '2016 세계 원자력 및 방사선 엑스포' 에서 원자력 발전소는 24기가 가동중에 있으며 12기가 추가건설 되고 있다고 밝혔다.

중국에 특히 원전이 많이 세워질 예정인데, 편서풍이 중국에서 일본 쪽으로 분다는 것을 생각해 보자. 만일 원전 하나라도 터진다면 한반도와 일본 열도에겐 그야말로 대참사. 저기 일본 쪽에 이미 박살난 원자력 발전소도 하나 있다.

4.1 수상 원자력 발전소

말 그대로 물 위에 원자로를 띄워두고 전력을 연결하는 원자력 발전소. 덤으로, 원자력 항공모함이나 잠수함처럼 자체추진 능력을 바래서는 안된다. 아니 그 아까운 전기를 추진기에 쳐 넣어?! 현재 러시아가 1척 건조중으로, 열출력 300MW, 전기 출력 104MW를 잡고 있다. 러시아는 최소 5척을 생각중인듯. 그리고 중국은 이에 뒤질세라 20척을 찍어낸다고 하는데, 지상에 건설된 원자력 발전소의 전기 출력을 보면 알겠지만 원자로 하나를 갖다놔도 쨉도 안된다(...) 그냥 간단하게 전기가 부족한 지역에 전력을 공급한다는 개념이 맞을듯.

5 나무 위키에 작성된 원자력 발전소 문서

5.1 대한민국

대한민국의 경우, 전력공급의 25%가 원자력 발전이다. 현재 가동되는 원자력 발전기의 총 생산 전력은 약2153만kW에 달한다.

• 고리 원자력 발전소 (가동중, 1971년 11월 착공)
• 월성 원자력 발전소 (가동중, 1977년 10월 착공)
• 한빛 원자력 발전소 (가동중, 1981년 12월 착공, 옛 이름은 영광 원자력 발전소)
• 한울 원자력 발전소 (가동중, 1982년 3월 착공, 옛 이름은 울진 원자력 발전소)

5.2 일본

• 후쿠시마 원자력 발전소 (파괴. 폐쇄. 원전계의 흑역사를 개척해나가고 있음)
• 하마오카 원자력 발전소

5.3 미국

• 스리마일 섬 원자력 발전소 (가동중)
• 쉬핑포트 원자력 발전소 (폐쇄)
• 스프링필드 원자력 발전소

5.4 영국

• 콜더 홀 원자력 발전소 (폐쇄. 그러나 1호기가 산업문화재로 보존중)

5.5 러시아

• 쿠르스크 원자력 발전소

5.6 핀란드

• 로비사 원자력 발전소

5.7 우크라이나

• 체르노빌 원자력 발전소 (파괴. 폐쇄.)

6 위험성

원전의 위험성으로 인해 반핵운동이 활발하며 한국의 경우 수도권 인구 및 대기업들의 전력수요를 위해 지반이 튼튼한 지방에 많이 설치했다고 하나안정상의 문제 등등 이래저래 반발이 많다. 후쿠시마 원자력 발전소 사고와 한수원의 잇다른 비리 사건으로 걱정하는 사람들이 매우 많아진 것. 가뜩이나 땅 좁은 곳에서 지방에 다 때려박다보니 2013년 12월 13일 국회에서 조경태의원이 정부의 원전증설에 반대하면서 정부의 주장대로 안전하다면 수요가 많은 서울 및 수도권에 원전을 지어야 한다고 주장하기도 했다. 거긴 땅 값이 비싸잖아 하지만 말도 안되는 것이 원전이 지어진 곳에서는 대부분의 전기가 수도권의 가정이 아닌 근처의 산업지대로 흘러들어간다. 얼마 전 에너지경제 원구원에서 발표한 자료에 따르면 산업용전기 52% 가정용전기 13% 공공'상업용전기 32퍼센트로 다른 국가와 달리 산업용 전기가 가장 큰 비중을 차지하기 때문에 가정용 수요가 상대적으로 많은 수도권이 얻어맞는 감이 없지 않다. 대기업이 들어오면 세수 혜택이나 고용 창출이 이루어진다고 실컷 좋아해놓고 이런 것은 감수할 수 없다는 것 자체가 지방의 핌피와 님비의 증거라고 보는 사람도 적지 않은 편.
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한수원 비리 이외에도 노후 부품 사용도 큰 문제인데 1970년대에 위험성이 지적되어 미국이나 일본에선 사용하지 않는 인코넬 600 부품을 한국에선 원전 14기에서 모두 사용하고 있다는 그린피스의 지적이 있었다. 1986년 이후 2014년 기준, 12건의 해당 부품 관련 사고가 있었다고 한다. 그린피스에 따르면 한국수력원자원과 원자력안전위원회 등은 이 문제를 모두 알고 있지만 경제적 효율만을 따지고 있기 때문에 해결이 안 된다고. 그리고 짐 리치오 그린피스 미국사무소 원전 정책 전문가는 "한국에 해당 부품을 공급한 웨스팅하우스, 컴버스천엔지니어링 등은 미국에서 원전 발전사업자의 손해배상 청구소송으로 막대한 교체비용을 지불했다"고 밝혔다. 에너지시민연대 정책위원인 석광훈씨는 후쿠시마 원자력 발전소 사고를 인재라고 손가락질해온 한국이 정작 한국의 규제 수준이 2-30년전 일본의 그것보다 못하다고 비판했다. 일본이 예측 불가능한 상황에서 관료주의로 인한 병크를 빵빵 터뜨리는 동안 한국은 예측 가능한 상황에서조차 메뉴얼이 없어 그냥 병크를 터뜨리는 수준.

서울대 원자핵공학과 서균렬 교수 북한 핵실험, 원전사고 터질때마다 뉴스에 단골로 등장하는 파마머리 교수님, 핵공학과교수보다는 음대교수 같은 예술적 풍모의 인터뷰 "구멍이 생긴다는 것은 원자력 안에 있는 300도가 넘는 물, 150기압의 물이 터빈 쪽으로 새어 나오는데, 그런데 그건 물 뿐만 아니라 방사성 물질, 세슘, 제놈, 크리톤, 다 나오게 됨. 그게 일단 터빈 안에만 있으면 상관 없음. 현재도 100개 이상, 어떨 때는 1000개, 한울 같은 경우는 300개가 샌 적도. 이렇게 줄줄 새면 냉각제 상실 사고, 원자로는 과열 될 것이고, 그 다음에 수소가 나올 수도 있고. 땜질식? 조기 퇴출? 조그만한 볼트, 너트 부분들이 과연 성능에 맞게 제대로 시험 통과해서 들어갔는지, 이걸 보는 것이 더 중요"

2014년 10월 16일 원전 하청업체 직원이 원전 종사자 방사선량 1.17mSv/인에 달했다.

2014년 국감에서 2012년 1월부터 2014년 8월까지 약 3년간 방류한 원전폐기물에 방사능 600조 베크렐에 달한다는 지적이 나왔다. 한수원의 해명보도에서 대부분이 삼중수소이며 600조 베크렐은 국내 23기 전 원전의 32개월간 총 배출량이며 이를 호기당 평균방출량으로 환산하면 연간 약 10조 베크렐으로 주요 원전 보유 국가 중에서 낮은 수치라고 한다.