핵연료 재장전 없는 진행파 원자로 및 CANDLE 방법의 연구동향

전문가 제언

○ 원자로 운전을 100년 이상 하여도 핵연료의 재공급이 필요하지 않은 꿈의 차세대 원자로가 진행파 원자로(TWR, Traveling Wave Reactor)이다. 이는 우라늄 농축 후에 잔존하는 열화우라늄까지 핵연료로 사용할 수 있으며 핵분열성물질을 거의 완전하게 연소시키기 때문에 조준위 방사성폐기물 저장시설이 별도로 필요하지 않는 원자로이다. 또한 핵연료가 서서히 연소되면서 핵분열 반응속도가 스스로 조절되기 때문에 제어봉이 불필요하고 안전성이 매우 뛰어나다.

 

○ TWR에서는 핵분열성물질이 핵분열물질로 변환되어 핵연료 증식이 가능하도록 핵분열반응의 진행파를 서서히 자체 조절을 통해 전개되며 천연우라늄 또는 열화우라늄을 초기연료로 사용하기 때문에 농축과 재처리 없이 매우 높은 연소도를 달성할 수 있다.

 

○ 이러한 장점들을 실제적으로 구현하기 위해 다양한 이론적 수치해석 연구들이 수행되어 왔는데 특히 수명주기 중의 중성자속과 핵종밀도 및 축방향으로의 일정한 연소형상(CANDLE, Constant Axial shape of Neutron flux, nuclide densities and power shape During Life of Energy)의 연소방법이 제안되어 있으며 이는 납-비스무스 냉각 원자로, 고온가스 냉각 원자로, 소형 장수명 고속로, 초임계압수 냉각 고속로 및 소듐 냉각 고속로 등 많은 원자로에 적용되어 왔다.

 

○ TWR의 상용화 가능성은 2020년 이후로 내다보고 있으나 장기간 운전에 따라 진행되는 연소핵반응과 관련하여 해결되어야할 구조재의 내구성 등 다수의 난제가 존재하기 때문에 아직까지는 실현되지 못하고 있다.

 

○ 국내에서는 2011년도에 한국원자력연구원에서 TWR에 대한 기술적 타당성 분석을 수행한 바 있다. 이에 의하면 향후 세계적으로 사용 후 핵연료의 재활용보다는 핵분열에너지의 자원 확대가 추구될 것으로 분석하고 있고 따라서 앞으로의 TWR 연구가 중요하다고 전망하였다.

저자

Meiyin Zheng, Wenxi Tian, Xiao Chu, Dalin Zhang, Yingwei Wu, Suizheng Qiu, Guanghui Su

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

에너지

연도

2014

권(호)

71()

잡지명

Progress in Nuclear Energy

과학기술
표준분류

에너지

페이지

195~205

분석자

성*웅

분석물

• 핵연료 재장전 없는 진행파 원자로 및 CANDLE 방법의 연구동향.pdf [325,196 byte]

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