개량형 중수로 환형 연료봉 다발에 대한 원자로물리학 및 열수력학적 분석

전문가 제언

○ 인도는 우라늄 및 토륨의 자국 자원을 기준으로 원자력발전 프로그램을 설계하였다. 첫 단계로 천연우라늄 및 압력관 기술을 토대로 가압중수로(PHWR, Pressurized Heavy Water Reactor)를 설정하고, 제2단계로 핵분열성 물질이 PHWR로부터 얻은 플루토늄을 이용하면서 고속증식로(FBR, Fast Breeder Reactor)에서 크게 증가할 것이다.

 

○ 개량형 중수로(AHWR)는 300MWe, 감속재로서 중수를, 냉각재로서 비등경수로서 토륨 연료를 이용하도록 설계된 수직 압력관형이다. AHWR은 여러 가지 피동적 특성이 있는데 중요한 것 하나는 자연 순환을 통한 열 제거로서, 격리 응축기 방법에 의한 피동적 잔열 제거 및 중력 구동 풀의 형태로 대형 열 침원(heat sink)을 제공하고 있다.

 

○ 현재의 AHWR 설계에서 연료봉 다발은 고체 연료 핀을 가지고 있으며, 다발의 한계는 냉각재 특성에 기인되는 최소임계열속비(MCHFR, Minimum Critical Heat Flux Ratio)에 기인되며, AHWR의 출력 개선을 위하여 내외부로 냉각되는 환형 연료봉 다발을 설계하려고 노력하고 있다. 연료봉 다발은 원자로물리학적 및 열수력학적 거동에 대한 품질이 보증되어야 한다.

 

○ 완전한 핵연료 주기를 위해 토륨 기반 기술의 시의적절한 개발이 필요한데, 개량형 중수로가 이러한 니즈를 충분히 만족하도록 설계되어 있다. 연료는 (Th-Pu)O2 및 (Th-233U)O2 핀으로 구성되어 있다. 연료봉 다발은 233U로부터 최대 에너지를 생산하도록 설계되어 있으며 토륨으로부터 그 자리에서 증식되며 약간의 부(-) 기포계수 반응도를 가지고 있다.

 

○ 우리나라에도 4기의 중수로가 운전 중에 있다. 안전성과 경제성을 확보하려면 개량형 중수로의 도입을 검토하여야 할 것이다. 연료의 안보 및 경제성 차원에서 개량형 중수로 도입과 관련하여 충분한 연구와 검토 및 분석이 필요하다.

 

저자

A.P.Deokule, A.K.Vishnoi, K.Umasankari, D.K.Chandraker, P.K.Vijayan

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

에너지

연도

2015

권(호)

71()

잡지명

Energy Procedia

과학기술
표준분류

에너지

페이지

52~61

분석자

김*수

분석물

• 개량형 중수로 환형 연료봉 다발에 대한 원자로물리학 및 열수력학적 분석.pdf [462,831 byte]

이미지변환중입니다.