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초임계수 냉각 원자로설계

전문가 제언: ○ 우리나라를 비롯하여 미국, 일본, 영국, 프랑스, 아르헨티나, 브라질, 남아공화국 및 캐나다의 9개국 원자력발전 선진국은 2001년 7월 제4세대 원자력발전시스템 국제포럼(GIF)을 결성하고 미래 세계의 에너지공급원으로서 제4세대 원자력발전시스템의 개발을 위하여 협력하기로 결정했다. 2002년에 스위스가 가입하고, 2003년에는 EURATOM이, 그리고 2006년에는 중국과 러시아가 가입하여 현재는 13개 국가 혹은 기관이 가입하고 있다.

○ GIF에서는 가스냉각고속로(GFR), 초고온원자로(VHTR), 초임계수원자로(SCWR), 소듐냉각고속로(SFR), 납냉각고속로(LFR) 및 용융염원자로(MSR)의 6종류를 선정하여 더 연구하기로 결정했다. 이들 시스템은 지속 가능성, 안전성 및 신뢰성, 경제성, 핵 확산금지 및 물리적 방호의 입장에서 보다 개선된 것이다.

○ 이 가운데 LFR과 MSR은 아직 프로젝트로서 개발되어 있지 않으며 우리나라는 이 가운데 소듐냉각 고속로와 초고온 원자로는 시스템 수준에서 참여하고 있으며, 초임계수 원자로의 경우는 프로젝트 수준에서 참여하고 있다. 초임계수를 사용하는 시스템은 이미 석탄 화력발전소에서 발전효율 48%를 달성하고 있고 복합주기 천연가스 화력발전소에서는 그 효율이 60%에 달할 정도로 개발되어 있다.

○ 초임계수 원자로는 화력발전소에서의 성과를 원자로에 도입하자는 취지의 것으로 기존 가압경수로가 약 15㎫ 정도에서 운전되고 있는데 비하여 25㎫라는 초고압에 견뎌야 한다. 특히 냉각재가 노심을 아래위로 세 번이나 통과하여야 하는데 따른 유동구조가 복잡하여 실제 설계에 이르는데 많은 난점이 있을 것으로 보인다.

○ 설계가 된다 할지라도 제작은 다른 문제이다. 본문에서는 내경 4.47m, 두께 0.45m, 높이 4.2m의 원통형 원자로 압력용기 부분을 한번의 단조로 제작할 수 있다고 하였는데 이러한 능력을 가진 곳이 제한적일 것으로 보인다. 이 설계 개념이 실현되기에는 앞으로 상당한 시일이 필요할 것으로 판단된다.

저자: K. Fischer; T. Schulenberg; E. Laurien
자료유형: 학술정보