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금속 수소화물 핵연료 원자로

전문가 제언: ○ 본 발명은 금속 수소화물을 연료로 사용하는 특수한 원자로 개념이다. 수소는 열중성자의 좋은 감속재이며, 수소화물은 온도에 따라 수소의 휘발성이 변한다. 이러한 특성을 이용하여 원자로를 자체적으로 제어한다. 재래 발전소에서 사용하는 제어봉과 복잡한 안전창치에 의존하지 않으므로 설계가 간단하고 안전을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

○ 금속 수소화물 원자로는 콤팩트한 설계가 가능하다. 원자로를 공장에서 조립하여 봉한 상태로 부지로 수송이 가능하고, 수년간 사용 후에 원자로와 격납용기를 공장으로 회수가 가능하여, 손상이나 테러의 행위로부터 보호할 수 있다. 원자로의 규모가 작아서 지하에 설치가 가능하여 차폐비용을 절약할 수 있는 장점이 있다.

○ 금속 수소화물 원자로는 출력의 과도현상에 대하여 진동이 완만하게 감소한다고 기술하고 있다. 원자로의 크기가 증가하면서 국부적인 온도, 출력, 열 제거의 변화가 비대칭 혹은 국부적인 진동으로 전개될 수 있다. 모사를 통하여 과도현상의 자세한 검토가 필요하다고 본다.

○ 재래식 원자로는 핵분열생성물의 누출을 방지하기 위하여 심층방어(defense-in-depth) 개념을 적용한다. 금속 수소화물 원자로에서 핵분열생성물은 격납용기의 배출구를 통하여 외부에 설치된 정화시설에서 여과된다. 방사성 물질의 차폐를 강화하고 처리 시설을 개선할 필요가 있다고 본다.

○ 우리나라는 현재 가동 중인 가압경수로와 가압중수로에 필요한 핵연료를 전량 가공하고 있다. 이 원자로에는 재래식의 UO2 펠릿과 피복재로 싸인 연료봉이 사용된다. 현재 원자력연구원에서 개발 중인 초고온 기체냉각 원자로(VHTR)은 특수한 삼중피복 입자핵연료(TRISO)를 사용할 계획이다. 이 연료는 고온운전에 적합하며 방사성 핵분열생성물을 효과적으로 차단하도록 설계된다.

저자: O.G. Peterson
자료유형: 특허정보