고온가스 원자로의 개량핵연료 사이클 시나리오

전문가 제언

○ 본 연구는 사용후핵연료 재활용에 근거해서 핵에너지의 지속가능성을 위한 핵연료 사이클 시나리오를 평가한 것이다. 세 가지 연료사이클 시나리오 즉 경수로-개량재활용로(ARR)재활용, 경수로-고온가스로(High Temperature Gas Reactor)-ARR 재활용 및 HTGR 부분 재활용 연료사이클을, 질량흐름과 발전원가로 평가하고 그 결과를 경수로 1회용 연료주기의 것과 비교한 것이다. 사용후핵연료는 우라늄 추출과 고온화학법으로 사용후핵연료를 재처리할 수 있는 통합연료처리센터와 악티니드 관리 섬(island)의 양쪽에서 재활용된다.

○ 질량유동계산은 장기방사 효과를 가진 TRU(초우라늄)재활용 연료사이클에서 완전히 연소되어 1회용 연소주기와 비교할 때 LWR-ARR, LWR- HTGR-ARR 및 HTGR 부분재활용 연료사이클의 각각에서 TRU 잔류가 350, 450, 6배로 감소하는 것으로 나타났다. 이러한 연료사이클 시나리오의 발전원가는 39,1, 34.9 및 25.7 USD/MW h(e)로 추산되었는데 1회용 연료주기에 비교되거나 그보다 적다. 이는 연료사이클 비용과 우라늄원가 상승에도 불구하고 HTGR의 개량 설계는 HTGR의 개량핵연료사이클 비용을 더 낮출 수 있는 방안을 정착시켜 나가야 할 것이다.

○ 한국 핵연료사이클은 1회용과 대안 연료 주기가 적용된 동력분석방법에 의해 모델화 되었다. 첫째, 2015년 이후에는 핵수요 성장률을 영(zero)으로 가정하고 2015년까지는 한국 원자력발전소 건설계획에 근거하여 1회용 연료주기가 분석되었다. 둘째, 캐나다 중수소우라늄원자로(Deuterium Uranium Reactor, DUPIC)의 사용후 가압수형 원자로 연료의 직접사용, 나트륨냉각 고속로와 가속기 구동방식(ADS)을 포함하는 대안과 1회용 연료사이클과 비교되었다.

○ 1회용 원료주기 계산에 의하면 2100년까지 원자력수요는 25GWe에 도달하고 사용후핵연료의 양은 ~65,000톤에 이를 것이고 1회용 연료주기와 비교할 때 대안 연료분석에 의하면, 사용후핵연료의 재고는 DUPIC과 고속로 각각에 의해 30%와 90% 이상 감소될 수 있다면 투자비가 포함된 것에 틀림없다.

저자

H. Choi

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2011

권(호)

38

잡지명

Annals of Nuclear Energy

과학기술
표준분류

재료

페이지

2338~2349

분석자

김*만

분석물

• 고온가스 원자로의 개량핵연료 사이클 시나리오.pdf [254,144 byte]

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