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수소화물/토륨 핵연료전지

전문가 제언: ○ 본 발명은 Pu/ZrHx/Th 연료를 이용하는 소형 핵연료전지 (Nuclear Thorium/Hydride Fuel Battery: NTHFB)의 방법, 과정, 시스템을 기술한다. 핵연료전지는 봉인된 원자로 외벽, 노심, 발전기로 구성된다. 노심 내의 핵연료는 플루토늄, 탄소, 수소, 지르코늄, 토륨을 포함한다. 연료는 수소를 포함하는 유리 미소구체 (microsphere) 로 될 수 있으며, 연소가능 독물이나 수소를 고온에서 미소구체 안에 가두는 물질로 코팅된다. 본 발명은 격리된 지역의 에너지 공급에 이용할 수 있다.

○ 수소화물 연료는 다량의 수소를 포함하며, 수소는 중성자의 감속재 역할을 한다. 온도가 급격히 증가하면 수소가 연료에서 이탈하여 감속을 줄여 원자로의 반응도가 감소하게 된다. 이러한 자체조절 기능은 수소화물 연료는 원자로에 고유 안전기능을 제공한다. 수소화물 연료는 TRIGA 실험용 원자로에 사용되었고, 개발 중인 운반이 가능한 소형 HYPERON 원자로에 고려되고 있다.

○ 토륨은 우라늄에 비하여 매장량이 풍부하며 앞으로 2500년간 필요한 에너지를 공급할 수 있을 것으로 예측한다. 토륨은 플루토늄을 발생하지 않아서 핵확산의 우려가 작고, 장수명 방사선폐기물을 생산하지 않는 장점이 있다. 인도는 지난 10여 년 간 토륨이용을 연구하여 왔고, 금년 초에 중국이 토륨원자로 계발계획을 발표하였다. 또한 미국을 비롯한 유럽 국가에서도 친환경적인 에너지원으로 토륨에 관심을 보이고 있다. 한국은 우라늄을 사용하는 원자로에 주력하여 왔으나, 미래 에너지 개발의 차원에서 토륨 이용에 관심을 둘 필요가 있을 것으로 본다.

저자: SHAYER, Zeev
자료유형: 특허정보