사용후 핵연료 방사성 붕괴열을 이용한 전기발생 장치

전문가 제언

○ 가압경수로는 통상 18개월 주기로 연료를 교환한다. 교환된 사용후연료는 통상 15년간 저장수조에서 충분히 냉각한 후, 연료집합체를 수용할 수 있는 장기 저장캐스크(cask)에 실려 발전소의 다른 부지로 옮겨진 후 무한기간 저장된다.

 

○ 본 발명은 사용후연료 저장캐스크가 설치되어 있는 발전소에서 사용후 연료에서 발생하는 붕괴열을 이용하여 전력을 생산하는 장치와 관련이 있다. 본 발명은 사용후연료 저장캐스크 내부 구조와 주위 환경 사이의 열구배를 이용하는 열전기발생기 혹은 열엔진이 사용한다. 상업용 열전기발전장치를 이용하는 경우 핵연료저장 캐스크 1개당 약 10 kW의 전기 생산이 가능하다. 생산되는 전기는 정전 시 비상전력, 배터리 충전, 제어실 조명, 계기, 연료저장수조의 냉각 등에 이용될 수 있다.

 

○ 연료 캐스크에서 배출되는 더운 공기와 주위 온도간의 열교환을 위하여 배플(baffle)시스템을 설치할 수 있다. 배플시스템의 경로에 열전기장치를 설치하고, 열전달을 돕기위하여 핀(fins)을 달 수 있다. 실질적인 온도 가정 하에, BNFL W21 저장캐스크의 배플시스템과 Tellurex model G2-56-0375 열전기발생장치를 이용하는 경우, 캐스크 당 6 kW의 전력을 생산이 가능하며, 발전소 부지에 20기의 저장캐스크를 가정하면 총 120 kW의 DC 출력이 가능하다. 이 전력은 Westinghouse의 AP1000 원자로에서 정전 72시간 후에 비상디젤발전기로부터 발전량 35kW 보다 4배나 된다.

 

○ 우리나라는 20여기의 원자로를 가동하고 있으며 매년 700톤의 사용후 핵연료를 배출한다. 2014년 현재 사용후핵연료의 누적량은 약 14000톤에 달한다. 우리나라는 현재 사용후핵연료를 원전 내 수조에 임시 저장하고 있으며 저장시설의 포화로 저장시설의 확보나 사용후연료의 재사용이 매우 시급하다. 아울러 본 발명이 제시하는 사용후핵연료 저장캐스크(cask)에서 발생하는 붕괴열에서 전력을 추출하여 정전 시에 공급하는 방법의 기술과 경제성을 검토할 필요가 있을 것으로 본다.

 

저자

Westinghouse Electric Company, LLC

자료유형

니즈특허정보

원문언어

영어

기업산업분류

에너지

연도

2016

권(호)

US20160019991

잡지명

US특허

과학기술
표준분류

에너지

페이지

~13

분석자

강*무

분석물

• 사용후 핵연료 방사성 붕괴열을 이용한 전기발생 장치.pdf [426,248 byte]

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