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원자로를 위한 핵연료집합체

전문가 제언: ○ 토륨-232는 그 자체가 핵분열성은 아니지만, 토륨-232를 우라늄-233, 우라늄-235 또는 플루토늄-239와 같은 핵분열성물질과 함께 배열하여 도움을 받음으로서, 토륨-232에 의해 흡수될 때 토륨-232를 핵분열성물질인 우라늄-233으로 변환시키는 중성자들을 제공하여, 열중성자 원자로에서 사용될 수 있다.

○ Th-MOX와 UOX 사이의 최적 감속비 차이 때문에, Th-MOX를 사용하는 핵연료집합체의 감속비를 증가시켜야 되는데, 이것은 핵연료봉의 더 큰 간격, 더 적은 핵연료봉들, 더 작은 핵연료봉 직경 또는 냉각재 채널의 추가 등에 의해 달성될 수 있다.

○ 그러한 변경된 핵연료집합체 설계가 갖는 문제는 조정된 핵연료집합체의 가동 열수력 조건이 전통적인 경수로 핵연료집합체의 가동 조건과 다르다는 것이다. 그러므로 변경된 설계는, 핵연료집합체의 안전한 사용 및 인접한 핵연료집합체들 사이에서의 교차유동과 같은 바람직하지 않은 사건들의 방지를 보장하기 위하여, 대규모이며 또한 많은 비용이 드는 열수력 실험 및 설계의 변경을 요구한다.

○ 상이한 체적의 홀을 가진 상이한 그룹의 핵연료봉의 주요부분을 제공함으로서 핵분열성 함량의 차등에 대한 필요성을 줄이면서, 핵연료봉의 상이한 그룹의 핵연료 온도는 비슷하게 된다. 이러한 구현에서는, 변경된 핵연료집합체설계를 제공하고 또한 관련된 열수력 실험 및/또는 적응을 수행하기 위한 필요성을 제거한다.

○ 이와 유사한 국내 특허출원은 KR20160120268 (A) (2016-10-17)이 있으며 미국 특허출원은 US2016336080 (A1) (2016-11-17)이 있다. 우리나라에서는 한미원자력협정에 따라 이러한 기술을 당장에 사용하기는 어려울 것으로 보인다. 그러나 고리1호기를 시작으로 원전해체작업이 본격화 되고, 이를 대비하여 사용후핵연료 재처리 실험이 원자력연구원에서 계획 중인 것을 감안하면, 이 기술은 향후 국내원전의 핵연료 제작 및 공급과 관련하여 많은 기여를 할 수 있을 것으로 사료된다.

저자: THOR Energy AS, Oslo (NO)
자료유형: 니즈특허정보