원자로의 종류

           원자로의 종류

 

원자로는 우라늄 연료가 핵분열을 일으기는 곳으로 원자력발전소의 심장이라고 할 수 있습니다. 보통 25cm의 두꺼운 강철로 만들어졌으며, 핵분열의 연쇄반응 속도를 조절하고 필요한 만큼의 에너지를 안전하게 뽑아 쓸 수 있도록 합니다.

원자로 안에는 핵분열을 일으키는 연료와 핵분열 연쇄반응을 도와주는 감속재*, 열을 전달하는 냉각재, 연쇄반응 속도를 조절하는 제어봉*등이 들어있습니다.

감속재는 핵분열에 의해 생성되는 고속중성자의 속도를 낮춰주는 역할을 하며, 원자로의 종류에 따라 물, 흑연 등이 쓰인다. 또 원자로에서 핵분열 연쇄반응을 일정하게 지속시키기 위해서는 핵분열을 일으키는 중성자의 수를 적절히 조절해야 된다. 이때 사용하는 것이 흡수물질로 만들어진 제어봉이다.

감속재의 역할

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원자로의 종류

이 원자로는 1954년 초 구 소련(현 러시아) 모스크바 교외의 오브닌스크에 세워진 것으로 비록 크기는 작지만 세계 최초의 발전용 원자로라 할 수 있습니다. 이 원자로는 5천kW의 발전을 할 수 있는 것으로 핵연료는 농축 우라늄이며 감속재는 흑연, 냉각재는 경수를 사용한 원자로입니다.

이 원자로는 1956년 영국에 세워진 콜더홀발전소에 설치된 92,000kW 규모의 현대식 원자력 발전 형태를 갖추고 있습니다. 이 발전소가 세계 최초의 상업용 원자력 발전소입니다. 이 원자로는 천연 우라늄을 사용했으며 감속재로는 흑연, 냉각재로는 이산화탄소를 사용했습니다. 이산화탄소(가스 형태)로 원자로 안에 있는 열을 뽑아내 그 열을 이용해 수증기를 만듭니다.‘ 흑연 가스형 원자로’또는‘흑연 가스로’라고도 합니다.

세계 원전의 60% 정도를 차지하고 있습니다. 냉각재와 감속재로 일반 물인 경수(H2O)를, 연료로는 핵분열이 가능한 우라늄235가 2~5% 들어있는 저농축우라늄을 사용합니다. 냉각재에 높은 압력을 가해 고온에서도 액체상태를 유지하도록 하며, 이것이 열교환을 통해 2차 계통의 물을 증기로 만듭니다. 보통 12~18개월마다 발전소를 정지하고, 전체 연료의 3분의 1씩을 교체합니다.

전체 원전의 22% 정도를 차지하는 원자로로 냉각재와 감속재로 경수를 사용합니다. 연료로는 우라늄 235가 2% 들어있는 저농축우라늄을 사용해 가압경수로와 유사합니다. 그러나 냉각재가 직접 비등해 증기가 되므로 높은 압력을 유지하는 것이 불필요하고, 원자로계통과 터빈계통이 완전 분리되지 않아서 방사선 차폐가 어렵다는 단점이 있습니다.

캐나다에서 개발해 캔두(CANDU)라고도 불리는 원자로로 냉각재와 감속재로 중수를, 연료로는 천연우라늄을 사용하는 것이 가장 큰 특징입니다. 연료가 천연우라늄이기 때문에 핵분열 확률을 높여주기 위해 감속재로 경수보다 중성자의 속도를 더 잘 감속시켜주는 중수를 사용합니다. 연료는 보통 별도의 운전정지 없이 매일 일정량을 교체하기 때문에 경수로보다 이용률이 높습니다.