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경수로 원자로 용기에 사용되는 금속의 고온 특성

전문가 제언: ○ 용융 재배열과 원자로용기 파손은 그 후속 진행과 경수로(LWR: Light Water Reactor) 사고와 연관되는 결과에 커다란 영향을 준다. 그러므로 원자로 용기 내에서의 가열, 용기재료의 재배치, 그리고 원자로 용기 내외로의 열전달을 정확히 예측하는 것은 대단히 중요하다.

○ SCDAP/RELAPS5 및 MELCOR, MAAP와 같은 중대사고의 분석 코드에는 이러한 현상을 예측하고자 사용된 용기와 구조강의 재료특성을 검토한 결과 필요한 고온 재료의 특성이 700℃ 이상으로 삽입되어 추정된 적이 거의 없다.

○ 외삽된 고온 데이터를 신뢰하여 예측할 때 불확실성을 줄이기 위해서 아이다호 국립 연구소 INL(Idaho National Laboratory)은 경수로 용기에 사용되는 두 가지 금속의 데이터를 레이저-섬광 열확산능(熱擴散能) 이용기술을 사용하여 필요한 데이터를 얻었다.

○ 경수로는 냉각재와 감속재로 경수(물)를 사용하는 원자로의 한 종류로 핵연료로는 235U의 함유율이 약 3% 정도인 저농축 우라늄을 사용한다. 핵분열로 인하여 생기는 고속중성자의 속도를 줄이고, 노심의 열을 냉각시키는 데 경수를 사용한 것에서 경수로라는 이름이 붙었으며 우리나라는 월성의 중수로 2기를 제외하고 18기 모두가 경수로이다.

○ 원자력 발전소 설계에는 냉각재 상실사고(LOCA: Loss Of Coolant Accident)가 설계 기준이 된다. 이것은 원자로의 핵연료에서 핵분열에 의하여 발생하는 열을 제거하여주는 냉각제가 상실되는 사고로 원자로 일차계통의 어느 곳 일부라도 파손되면 발생하는 원전 최악의 사고이다. 본 검토는 이러한 사고에 대비하여 고온에서의 용기와 일차계통을 구성하는 구조물들의 재질에 대한 고온 특성을 검토하고 있는 것이다.

○ 원자력 발전소 설계나 구성기기들의 제작과 연관되는 관련 기관이나 관련 업체들에게 본 검토 내용이 일부나마 도움이 되리라 본다.

저자: J.L. Rempe, D.L. Knudson
자료유형: 학술정보