페블 베드 원자로용 U-Th-Pa 기반 고연소도 연료의 중성자 타당성 연구

전문가 제언

○ PBR(pebble bed reactor)은 흑연-감속 가스-냉각 원자로인 초고온가스로(VHTR)로 4세대 원자로 6개 중 하나로, 기본 설계에서 페블이라는 구형 연료를 사용하는 것이 특징이다. 테니스 공 크기의 페블은 감속재로 작용하는 파이로 흑연으로 만들어지며 TRISO(TRi-structural ISOtropic) 미세-연료 입자를 포함하고 있다. PBR에서 수천의 페블이 노심을 만들기 위하여 쌓여있으며, 연료 구성요소에 대해 화학적 비활성인 헬륨이나 질소 또는 이산화탄소와 같은 가스에 의하여 냉각된다.

 

○ 및 입자로 설계된 새로운 연료 페블을 사용하는 OTTO (Once-Through-Then-Out) 구도에서의 노심 성능은 PBMR(pebble bed modular reactor)-400의 참조 다중-패스 계획과 비교할만하지만, 연료 연소도는 다중-패스 구도보다 약 20-21% 작음을 보여주었다. 그러나 이 연료는 중성자 경제성이 증가되도록 후기 단계에서 핵분열성 연료로 변환되면서 결과적으로 연료 연소도 성능이 증가하게 된다.

 

○ 컴퓨터 코드 MCNP와 MONTEBURNS 2.0 및 ENDF/B-V 원자력 데이터 라이브러리에 기반을 둔 계산에서, 원래 우라늄 연료 설계의 초기 중성자 증배계수 값을 이용하여 우선적으로 플루토늄-토륨 및 소수 악티니드-토륨 비가 결정되었다.

 

○ PBMR-400의 농축도 9.6wt%인 우라늄 연료는 약 90-95GWd/T의 목표 연소도를 달성하며, Pu 또는 소수 악티니드와 혼합된 토륨 연료는 약 100-200GWd/T의 목표 연소도를 달성할 수 있다.

 

○ 우리나라도 차세대 원전 연구 차원에서 PBR 연구에 참여할 필요가 있을 것이다. 고리 1호기에 대한 조기 폐쇄 결정에 많은 의구심이 있는데 이러한 것도 우리나라의 원전 기반 기술 부족에서 오는 결과라 볼 수 있다. 원전의 기반 기술을 확보하여야 향후 원전의 운영에 큰 영향력을 미칠 수 있는 새로운 기술을 제안할 수 있을 것이다.

저자

Hoai-Nam Tran, Peng Hong Liem

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

에너지

연도

2015

권(호)

80()

잡지명

Progress in Nuclear Energy

과학기술
표준분류

에너지

페이지

17~23

분석자

김*수

분석물

• 페블 베드 원자로용 U-Th-Pa 기반 고연소도 연료의 중성자 타당성 연구.pdf [502,744 byte]

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