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피동안전 특성을 지닌 가스냉각 고속로의 열수력 문제

전문가 제언: ○ 가스냉각고속로(GFR)는 GIF에서 지속가능성, 안전성 및 신뢰성 향상, 경제성 향상, 핵확산금지 및 폐기물 발생량 감축을 목표로 선정한 6개 제4세대 원자로형의 하나이다. 미국에서는 MIT를 선도기관으로 하여 INEEL(Idaho National Engineering and Environmental Laboratory)과 ANL(Argonne National Laboratory-West)이 개발에 참여하고 있으며 프랑스의 CEA(Commissariat a l'Energia Atomique)와 국제협력을 하고 있다.

○ 초임계 이산화탄소를 냉각재로 하는 열중성자로 원자력발전소는 영국에서 많은 경험을 가지고 있다. 그러나 경수로에 비해 고장이 높고 설비 이용률이 낮아 1989년 2월에 상업운전에 들어간 Torness 2호기(682 ㎿e 이후 더 이상 건설되고 있는 것은 없다. 미국에서도 Fort St. Vrain 고온가스로가 1979년 상업운전을 개시했으나 잦은 고장으로 1989년 영구 정지되었다. 이들은 모두 증기 Rankine 사이클을 사용한다.

○ 본 논문은 미국에서 개발 중인 GFR 설계 개념을 평가?검토해 보고 열전달계수의 불확실성 문제, 분석에 사용한 RELAP5의 적용제한성 등 이의 결점을 찾아내 그에 대한 대책 수립을 제안하는 등 설계개념 및 평가 도구에 대한 보완 의견을 제시하고 있다. 또한 미국의 GFR도 초임계 CO2보다도 열전달 특성이 좋지 않은 헬륨을 사용하는 유럽의 GFR에서와 같이 정지/비상냉각에 자연 순환이 아닌 송풍기를 사용해야 한다는 의견을 제시하고 있다.

○ 본 논문에서 소개한 직접주기 GFR은 현실화될 경우 GIF에서 내세운 목표가운데 지속가능성, 핵확산 금지 및 폐기물 발생량 감축 목표를 달성하고 아울러 높은 열효율을 나타낼 것이 예상된다. 그러나 안전성, 신뢰성 및 경제성 관련 문제의 해결이 요원해 보인다.

○ 특히 부시정권시절 미국의 주도로 창설된 GNEP(Global Nuclear Energy Partnership) 프로그램에서 국제공동연구로 진행중이던 핵연료재처리와 관련하여 금년 4월 미국이 국내분을 수행하지 않기로 결정함에 따라 이 기술의 개발이 지속될 수 있는지는 의문시된다.

저자: Michael A. Popp; Jeong Ik Lee; Pavel Hejzlar; Michael J. Driscoll
자료유형: 학술정보