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admin

2017-01-12 15:59:03

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원자로[nuclear reactor]

핵분열연쇄반응을 제어하여 발생하는 에너지나 방사선을 이용하기 위한 장치. 원자로는 사용목적에 따라 연구로, 교육․훈련로, 시험로, (동위원소, 핵연료 등의) 생산로, 동력로(발전, 추진, 난방 등의 열원, 해수탈염 등을 포함) 등으로 나누어지고 있다. 핵분열반응에 이용하는 중성자의 에너지점에서는 열중성자로와 고속로로 분류된다. 원자로의 수량으로는 압도적으로 열중성자로가 많다.

원자로는 냉각재나 감속재의 종류로도 분류할 수 있다. 예를들면 열중성자로에서 현재 세계적으로 원자로발전의 주류가 되고 있는 노는 경수감속․경수냉각로로 경수로라고 불리우고 있다. 여기에는 가압한 고온․고압수를 냉각재에 사용하는 가압수형로(PWR)와 비등경수를 냉각재에 사용하는 비등수형로(BWR)가 있다. 체르노빌형로도 경수로라고 하기도 하는데 정확히는 흑연감속․비등경수냉각압력관형로로 서구에는 예가 없는 노형이다. 마찬가지로 세계에 수십기 가동하고 있는 발전로로는 중수감속․경수냉각로가 있다. 캐나다에서 개발된 CANDU로나 일본의「후겐」이 이것에 해당한다. 다음으로 많은 것이 흑연감속․가스냉각로로 원자력개발 초기에는 탄산가스냉각의 노가 꽤 많았으나, 현재는 영국에 약간 남아있는 정도가 되었다. 이 형의 노는 연료피복재에 마그네슘합금인 마그녹스를 사용하고 있으므로 별명 마그녹스로라고 불리우는 경우도 있다. 흑연감속․헬륨냉각로는 소위 고온가스로로서 각종 공업적 공정의 열원으로 사용될 가능성이 있다. 흑연감속․용융염냉각로에서는 핵연료에 UF4, ThF4를 포함하는 용융염을 사용하여 열중성자증식로, 즉 핵분열로 소비한 233U보다도 많은 233U를 Th에서 만들어 내는 노를 만드는 것으로 Th-U핵연료사이클을 구축할 가능성이 있다.

연구로나 시험로에서 에너지를 취출할 목적이 아니므로 상압 또는 얼마간 가압한 물을 냉각재로 하는 노가 많다.

고속로는 당연 감속재는 존재하지 않는다. 동력용의 고속로로는 액체나트륨냉각로가 주류를 이루고 있다. 핵연료에는 우라늄과 플루토늄의 혼합산화물(소위 MOX)이 사용되고 있다. 이 노형에서는 연소로 소비한 이상의 핵연료가 생성하는 증식로로 얻어지므로, 이 형의 노를 액체금속냉각고속증식로(LMFBR)라고 부른다. 장래의 고속로로는 (U, Pu)N과 같은 질화물 또는 U-Pu-Zr합금 등 금속재료를 사용하는 노를 생각할 수 있다.

장래의 원자로는 지금까지 전혀 다른 개념의 예를들면 가속기와 결합시킨 노 또는 핵융합로와 공생시킨 노 등도 생각할 수 있다.