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모듈형 핵폐기물 전환 원자로

전문가 제언: ○ 1996년에 발표된 Edward Teller와 기타 과학자는 핵연소 진행파를 사용하여 재처리를 거치지 않고 증식하는 방법을 제의하였다. 진행파 핵연소는 원자로내의 농축된 핵분열 물질에서 연소가 시작하여 다른 구역의 핵원료(fertile) 물질로 이동하는 개념이다.

○ 본 발명의 모듈형 핵폐기물 전환 원자로는 진행파 원자로 개념과 다른 방법을 택하였다. 카바이드 우라늄(UC1.x) 연료를 사용하여, UO2나 UCO 연료에 비하여 체적당 우라늄 함량을 높였고, 여분의 탄소는 핵분열생성물에 의한 SiC 클래딩 침식을 억제하는 효과가 있다. 헬륨을 냉각재로 사용하여 노심에서 발생하는 열을 제거하고 온도를 700~900oC로 유지하였다. 노심은 큰 음부호의 Doppler 온도 계수를 유지하여 온도상승에 대하여 고유 안전특성을 가진다.

○ 핵분열 연료는 저농축 우라늄(LEU), 무기급 플루토늄, 8-18% 범위의 핵분열 물질을 포함한다. 핵원료성 연료는 열화(depleted) 우라늄이나 사용후핵연료를 사용한다. 노심은 초기 핵분열 부분과 주위의 증식부분으로 구성되며, 연료 재장전을 하지 않고 30~50 년간 연속적으로 운전이 가능하다. 최종 노심은 초기보다 더 많은 핵분열 물질을 포함하며, 재처리를 필요로 하지 않는다.

○ 본 발명과 유사한 용도의 진행파 원자로는 천연, 열화, 혹은 농축 우라늄, 토륨, 플루토늄, 사용후핵연료를 연료로 사용하며, 연료를 교체하지 않고도 40~50년간 가동할 수 있다. 이 원자로는 현재 미국의 TerraPower에서 개발 중이다.

○ 본 발명의 모듈형 핵폐기물 전환 원자로는 우리나라가 개발에 참여 중인 Gen-IV의 고온 가스 고속로(high temperature gas cooled fast reactor)와 중성자 스펙트럼, 헬륨 냉각재, 핵폐기물 전환, 출력 온도 등 기술적으로 유사한 점이 많다.

저자: Baxter, Alan, M. et al
자료유형: 특허정보