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발전용 신형로의 고온구조 설계방법과 3차원 면진기술의 개발

전문가 제언: ○ 현행 경수로나 중수로에서 사용하고 있는 핵연료는 천연우라늄에 함유된 92U235우라늄 동위원소를 사용하고 있다. 92U235는 천연우라늄 중에 0.7%의 비율로 존재하고 나머지 99.3%의 동위원소는 92U238이다.

○ 증식이란 사용하는 물질보다 생산되는 물질이 많을 경우에 사용하는 말로 고속증식로에서는 소멸되는 94Pu239보다 92U238로부터 생성되는 94Pu239이 더 많다. 지구환경을 생각하면 CO₂의 발생을 초래하지 않고 대량의 전력을 연속적으로 공급하는 유일한 수단은 원자력발전뿐이라고 하여도 과언이 아니다.

○ 경수로나 중수로에서 사용하는 우라늄자원은 대부분 92U235이고, 92U238은 사용되지 않은 상태로 폐기되고 있다. 고속증식로에서는 94Pu239를 연료로 사용하기 때문에 경수로나 중수로에서 사용하는 92U235의 60배에 해당하는 에너지를 동일한 우라늄자원으로부터 얻을 수 있다. 고속증식로는 프랑스, 구소련 등에서 다양한 용량의 발전소가 가동 중이나 아직까지 보완할 여지가 많은 기술이다.

○ 원자력발전은 안전성이 중시되는 기술로 엄중한 내진설계가 요구된다. 여기서는 내진개념에서 진일보하여 지진하중에 따른 제약을 근본적으로 해소하기 위하여 수평에 더하여 상하의 지진운동을 완화시키는 3차원 면진기술을 다루고 있다. 3차원 면진기술은 지진운동 입력을 장주기화하여 가능한 모든 지진조건 하에서도 기기 및 건물의 공진을 방지하여 면진기능을 발휘하는 기술이다.

○ 3차원 면진기술에는 원자로건물 전체를 면진하는 건물전체 3차원 면진방식과 종래의 수평 면진건물에 기기의 상하면진을 조합하는 2방식이 있다. 전자는 장주기화의 효과가 크지만 개발과제가 많고 후자는 종래기술의 고도화를 기본으로 하기 때문에 개발이 용이하다. 이 연구에서는 2방식 모두에 대한 기술을 개발하고 있다. 우리나라의 경우도 원자력연구소가 4세대 원자로의 개발에 참여하고 있는바 이러한 자료가 관련 분야에 유용하게 활용될 수 있다고 사료된다.

저자: Kazuhiko INOUE, Hiroshi SHIBAMOTO, Kenji TAKAHASHI
자료유형: 학술정보