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철도 운송이 가능한 소형 Pb-Bi 냉각로

전문가 제언: ○ 핵물질 확산을 방지하기 위한 철로 운송이 가능한 소형 납-비스무스(Pb-Bi) 냉각로를 소개한다. 이와 같은 소형 원자로는 개발도상국, 도서지역과 같은 벽지지역, 인도네시아와 같이 분산형 전력이 요구되는 국가 등에 필요하다. 핵확산 방지를 위하여 원자로는 연료를 장전한 후에 밀봉되어 목적지로 운송되고, 수명이 종료된 경우에도 밀봉된 상태로 제작자에게 반송된다.

○ 여기서 소개하는 소형 Pb-Bi 냉각로는 11%와 13%의 플루토늄이 함유된 천연우라늄-플루토놈 질화물 연료를 사용하며, 출력은 50㎿th(15㎿e)이다. 노심과 피복재의 구조재로는 스테인리스(SUS430)를 사용하고 있다. 1차 시스템은 Pb-Bi를 냉각재로 사용하며 노심 입/출구 온도는 350℃와 365℃이다. 2차 시스템은 포화증기 주기이며 7MPa와 290℃에서 운전하고 33%의 효율을 가진다. 원자로 수명은 15년이다.

○ 일본의 Toshiba사는 4S(Super, Safe, Small, Simple) 소형 원자로를 개발하여 현재 미국 Yukon강변의 Galena에 설치를 계획하고 있다. 이 지역은 교통이 불편하고 연료나 전력공급이 어려운 곳에 위치하고 있다. 4S는 20% 농축우라늄을 연료로 사용하여 10~50㎿th의 출력을 생산하며, 30년간 연료를 교체하지 않고 운전할 수 있다. 4S는 사고 시에 고유 안전기능이 작동하도록 설계되어 있다.

○ 우리나라는 상업 발전을 위주로 하여 한국형 표준원자로를 개발하였고, 수소 생산, 고속증식로, 핵변환로 등의 특수용 원자로를 개발 중에 있다. 또한 한국원자력연구원은 다목적 소형 동력로인 SMART를 개발하였다. SMART는 330㎿th의 출력을 가지며 전력과 담수생산을 목적으로 한다. 서울대학교에서는 핵연료 변환로 PEACER 개발과 관련하여 Pb-Bi 냉각재의 자연 순환을 실험적으로 입증하는데 성공한 바 있다.

저자: V. Dostal, A.K. Rivai, M. Takahashi
자료유형: 학술정보