납 냉각 고속로 개발현황

전문가 제언

○ 납(또는 납-비스무스) 냉각 고속로(LFR, Lead-cooled Fast Reactor)는 납이 안정적인 원소이기 때문에 중간 열전달계통 없이 1차 계통이 증기계통으로 직접 열을 전달하는 구조이다. 또한 LFR은 냉각재의 자연 순환이 큰 특징이며 1차 펌프 등의 주요 기기 없이 상압에서 피동적 안전성이 보장되므로 원자로를 크게 단순화할 수 있는 장점이 있다.

 

○ 이 자료는 미래의 원자력 보급을 위해 제4세대 원자력시스템(GEN-IV)을 개발하고 있는 국제포럼(GIF)이 선정한 3가지(대형, 중형, 소형)의 LFR 참조노형을 중심으로 LFR 개발현황을 요약하고 있으며 특히 유럽의 ELFR(대형, 600MWe), 러시아의 BREST-OD-300(중형, 300MWe), 미국의 SSTAR(소형, 20MWe)에 대한 기술개발 현황을 소개하고 있다.

 

○ 현재 LFR을 개발하고 있는 러시아, 유럽, 미국, 일본, 한국, 중국 중에서 선두국가는 러시아이다. 러시아는 1960년대부터 납-비스무스 냉각재의 소형 LFR을 핵잠수함용으로 개발하여 8기를 보급하였다. 이는 완전한 고속로는 아니며 중성자 감속을 위해 BeO 감속재를 사용하였는데 원자로의 부피를 줄여 잠수함에 탑재할 수 있도록 하기 위함이었다.

 

○ LFR 개발의 최대 과제는 납 냉각재의 사용에 따른 핵연료 피복재와 구조재의 부식문제이다. 부식특성은 온도에 의존하며 온도가 낮을수록 부식문제가 감소하기 때문에 원자로 온도를 되도록 낮추어야 한다. 그러나 납의 용융온도는 327도로 높기 때문에 이보다는 높은 온도에서 운전해야 한다. 반면에 납-비스무스의 용융온도는 비교적 낮은 125도이다.

 

○ LFR에서 또 하나의 문제점은 강한 알파선 방출체이면서 휘발성물질인 방사성동위원소 폴로늄(210-Po)이 발생한다는 점이다. 210-Po은 209-Bi로부터 생성되는 방사성 독성물질이며 반감기가 138일이다. LFR에서는 210-Po을 포획하여 제거하는 기술이 필수적이다.

 

○ 우리나라는 서울대학교가 LFR의 열수력학 및 부식학적 특성에 초점을 맞추어 설계한 풀(pool)형 LFR인 PASCAR-DEMO(37MWe)의 설계개념을 발표한 바 있으나 아직까지는 기술 추적 수준이다.

저자

Alessandro Alemberti, Valery Smirnov, Craig F. Smith, Minoru Takahashi

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

에너지

연도

2014

권(호)

77()

잡지명

Progress in Nuclear Energy

과학기술
표준분류

에너지

페이지

300~307

분석자

김*철

분석물

• 납 냉각 고속로 개발현황.pdf [322,776 byte]

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