첨단 CANDU 원자로

Advanced CANDU reactor

첨단 CANDU 원자로(ACR) 또는 ACR-1000은 캐나다 원자력청(AECL)이 개발한 제안된 III+ 원자로 설계였다.기존 CANDU 가압 중수로(PHWR)의 특징과 경수 냉각 가압수 원자로(PWR)의 특징을 결합했다.CANDU에서 중수 감속재를 도입하여 설계에 다양한 연료를 연소할 수 있도록 중성자 경제성을 개선하였다.중수냉각 루프를 기존 경수가 포함된 루프로 교체해 비용을 절감했다.명칭은 1,000 MWe 등급의 설계 강도를 말하며, 기준선은 약 1,200 MWe이다.[1]

ACR-1000은 설계되고 있던 기본형 CANDU의 큰 버전인 CANDU 9에 비해 저렴한 옵션으로 도입되었다. ACR은 약간 크지만 구축 및 실행 비용이 적게 들었다.단점은 원래의 CANDU 설계가 제공하는 연료의 유연성이 없고, 더 이상 순수 비농축 우라늄으로 운영되지 않는다는 것이었다.이것은 일반적으로 낮은 농축 서비스와 연료비를 고려하면 지불해야 할 작은 대가였다.null

AECL은 전 세계 여러 제안서에 ACR-1000을 입찰했지만, 공모전에서 승리하지는 못했다.마지막 심각한 제안은 달링턴 원자력 발전소의 2배수 확대를 위한 것이었지만, 2009년 이 사업은 정부가 예산을 짜는 것의 3배 정도로 추정되면서 취소되었다.다른 판매 전망이 없는 2011년, AECL 원자로 설계 부서는 기존 CANDU 기단에 서비스를 제공하기 위해 SNC-라발린에 매각되었다.ACR의 개발은 끝났다.[2]null

디자인

칸두

원래의 CANDU 설계는 1차 냉각 루프의 중성자 감속재와 냉각재로 중수를 사용했다.이 설계는 천연 우라늄을 연료로 사용할 수 있어 전체 운영비가 낮아져 농축의 필요성이 없어질 것으로 판단됐다.당시는 1980년대까지 수백, 어쩌면 수천 개의 원자로가 가동될 것으로 믿었고, 그럴 경우 농축비용은 상당해질 것이다.null

또한, 설계는 가압 및 비압력 구간을 모두 사용했으며, 후자는 "칼란드리아"로 알려져 있으며, 이는 고압력 코어를 사용한 설계에 비해 건설 비용이 낮을 것으로 여겨졌다.일반적인 경수 설계와 대조적으로, CANDU는 큰 압력 용기 하나를 필요로 하지 않았다. 이는 다른 설계에서 보다 복잡한 부분 중 하나이다.또한 이 설계는 실행 중에 재급유를 허용하여 전체 성능의 핵심 지표인 용량 계수를 개선하였다.null

그러나 천연 우라늄을 사용한 것은 핵이 다른 설계에 비해 훨씬 밀도가 낮고 전체적으로 훨씬 크다는 것을 의미하기도 했다.이러한 추가 원가는 다른 항목의 자본비용 절감과 운영비용 저하에 의해 상쇄될 것으로 예상하였다.농축우라늄 연료가 제한적이고 가격이 비싸 1980년대까지 연료 가격이 상당히 오를 것으로 예상되었던 시대에 핵심적인 균형은 연료 비용이었다.null

실제로 이러한 장점들은 잘 풀리지 않았다.높은 예상 연료 비용은 결코 발생하지 않았다. 원자로 건설이 예상 수 천 대가 아닌 전세계 약 200 기지에서 중단되었을 때, 연료 비용은 사용 중인 연료 양에 대한 충분한 농축 능력이 있었기 때문에 안정적이었다.이로 인해 CANDU는 주로 농축에 대한 필요성 부족과 이것이 핵 확산 위험을 낮출 가능성에 대해 스스로를 매각하는 예기치 못한 입장에 처하게 되었다.null

ACR

ACR은 주로 저농축 우라늄(LEU) 연료를 사용하여 CANDU 설계의 높은 자본 비용을 해결한다.이것은 원자로 노심을 같은 동력의 CANDU의 절반 정도인 훨씬 더 압축적으로 만들 수 있게 한다.또한 칼란드리아 고압 부분의 중수 냉각수를 기존의 "경량" 용수로 대체한다.이것은 필요한 중수의 양과 1차 냉각재 루프 비용을 크게 감소시킨다.중수는 기본적으로 정적이어서 감속재로만 사용되는 칼란드리아의 저압부에 남아 있다.null

반응도 조절 및 안전장치는 저압감속재 내에 위치한다.또한 ACR은 CANFLEX 연료를 사용한 전원 공급, 긴 순간 중성자 수명, 소반응도 홀더핑, 2개의 고속 독립형 안전정지 시스템, 비상노심냉각 시스템을 포함한 CANDU 설계의 특성을 통합한다.null

연료 번들은 43개 요소 CANFLEX 설계(CANFLEX-ACR)의 변형 모델이다.중성자 흡수 중심 소자와 함께 LEU 연료를 사용하면 냉각재 보이드 반응도 계수를 명목상 작은 음수 값으로 감소시킬 수 있다.기존 CANDU 설계보다 연소율도 높다.null

안전시스템

ACR-1000 설계는 현재 다양한 안전시스템을 요구하고 있으며, 그 대부분은 CANDU 6 원자로 설계에 사용되는 시스템의 진화적 파생물이다.각 ACR은 SDS1과 SDS2가 어느 전원 레벨에서 작동하기 전에 모두 온라인 상태가 되고 완전히 작동해야 한다.[3]null

안전정지장치 1(SDS1) : SDS1은 원자로 운전을 신속하고 자동으로 종료하도록 설계되었다.중성자 흡수봉(핵사슬 반응을 차단하는 제어봉)은 원자로 용기(칼란드리아) 바로 위에 위치한 격리된 채널 안에 저장되며, 삼중 채널 논리회로를 통해 제어된다.(비상 원자로 트립의 필요성을 감지하여) 3개의 회로 경로 중 2개가 활성화되면 각 제어 로드를 저장 위치에 유지하는 직류 제어 클러치에 전원이 공급되지 않는다.그 결과 각 제어 로드가 칼란드리아에 삽입되고 2초 이내에 원자로 열 출력이 90% 감소한다.null

SDS2(Safety Shutdown System 2) : SDS2도 원자로 운전을 신속하고 자동으로 종료하도록 설계되어 있다.핵사슬 반응을 차단하는 중성자 흡수 액체인 질산가돌리늄(Gd(NO3)3 용액은 수평 노즐 조립체에 공급되는 채널 내부에 저장된다.각 노즐에는 전자 제어 밸브가 있으며, 이 밸브는 모두 3채널 논리 회로를 통해 제어된다.(비상 원자로 트립의 필요성을 감지하여) 3개 회로 경로 중 2개 회로 경로가 활성화되면 각 밸브가 개방되고 노즐을 통해 Gd(NO3)3 용액이 주입되어 원자로 용기(칼란드리아) 내 중수감속재액과 혼합된다.그 결과 2초 이내에 원자로 열 출력이 90% 감소한다.null

예비용수 시스템(RWS):RWS는 원자로건물 내 높은 고도에 위치한 물탱크로 구성된다.이는 냉각재상실사고(LOCA)를 겪은 ACR을 냉각하는데 사용할 물을 제공한다.또한 RWS는 증기발생기, 감속재계통, 실드냉각계통 또는 ACR의 열전달계통에 (중력피드를 통해) 비상수를 제공할 수 있다.null

비상 전원 공급 시스템(EPS):EPS 시스템은 각 ACR 장치에 작동 및 사고 조건에서 모든 안전 기능을 수행하는 데 필요한 전력을 제공하도록 설계되었다.지진으로 검증된 예비 발전기, 배터리 및 분배 개폐기를 포함하고 있다.null

냉각수 시스템(CWS): CWS는 운전 및 사고 조건에서 모든 안전시스템 관련 기능을 수행하는 데 필요한 모든 필요한 경수(HO2)를 제공한다.시스템의 모든 안전 관련 부분은 지진에 의해 적격이며 중복 구획을 포함한다.[citation needed]null

운영비

ACR은 93% 이상의 계획 수명 용량 계수를 가지고 있다.이는 3년 계획 정전 빈도에 의해 달성되며, 계획 정전 기간은 21일이고 강제 정전은 연간 1.5%이다.사분면 분리를 통해 온라인 유지보수 및 운영 중단 관리를 유연하게 수행할 수 있음높은 수준의 안전시스템 시험 자동화도 비용을 절감한다.null

포기

브루스파워는 2007년 서부 캐나다에 전력 생산을 위해 ACR을 고려했고, 또는 석유 모래를 가공하는 데 증기 생성을 위해 사용되었다.2011년 브루스 파워는 이 프로젝트를 진행하지 않기로 결정했다.[4]null

2008년 뉴브런즈윅 주는 포인트 레프라우에서 ACR-1000에 대한 타당성 조사 제안을 받아들였다.이로써 AECL, GE 캐나다, 히타치 캐나다, Babcock & Wilcox Canada, SNC-Lavalin Nuclear로 구성된 Candu 팀의 정식 입찰이 이루어졌으며, 이 입찰은 1085 MWe ACR-1000을 사용하자고 제안했다.이번 입찰에서는 더 이상 아무 것도 나오지 않았다.이후 2010년 중반 아레바에 의한 입찰로 대체되었는데, 이 입찰도 역시 무산되었다.[2]null

AECL은 영국의 Generic Design Process의 일부로 ACR-1000을 마케팅하고 있었으나 2008년 4월에 철수했다.휴 맥 디아미드 CEO는 "우리는 ACR-1000이 세계 시장에서 성공하도록 하기 위한 우리의 최선의 행동 방침이 국내에서의 설립에 최우선적으로 초점을 맞추는 것이라고 매우 강하게 믿고 있다"[5]고 말한 것으로 인용되었다.

ACR-1000은 달링턴 B 설치를 위한 온타리오의 제안서(RFP) 요청의 일환으로 제출되었다.궁극적으로, AECL은 2-리터 ACR-1000 공장을 가지고 공식적인 입찰에 참여한 유일한 회사였다.입찰에서는 시간 및 예산 초과에 대한 모든 우발상황을 계획에서 고려해야 했다.최종 입찰액은 총 2,400 MWe에 260억 달러, 즉 킬로와트 당 10,800 달러 이상이었다.이것은 예상한 것의 3배였고, "충격적으로 높다"라고 불렀다.이번 입찰이 유일한 입찰이었기에 에너지부는 2009년 증설사업을 취소하기로 했다.[6]null

2011년 캐나다 정부는 판매 전망이 남아 있지 않은 상태에서 AECL의 원자로 사업부를 SNC-라발린에 매각했다.SNC는 2014년 기존 캔두(CANDU) 설계의 판매와 건설을 지원하기 위해 중국원자력공사(CNNC)와 파트너십을 발표했다.이 중 두 대의 CANDU-6 원자로를 AFCR(Advanced Fuel CANDU Rotor)이라는 이름으로 재활용 계획에 사용할 계획이었다.[7][8]그러나 이런 계획은 진행되지 않았다.SNC와 CNNC는 이어 기존의 CANDU 기술을 바탕으로 인도에서 개발 중인 첨단 중수로와 무관한 중수로에 대한 협력을 발표했다.[9]

참고 항목

참조

  1. ^ "CANDU Reactors – ACR-1000". Archived from the original on 2013-08-01. Retrieved 2013-03-24.
  2. ^ a b "Nuclear Power in Canada". World Nuclear Association. September 2016.
  3. ^ CANDU 6 – 안전 시스템 – Wayback Machine에 2007년 9월 27일 보관된 특수 안전 시스템
  4. ^ "Bruce Power will not proceed with nuclear option in Alberta". Bruce Power. Archived from the original on 27 June 2013. Retrieved 11 October 2013.
  5. ^ Fineren, Daniel (7 April 2008). "Canada's AECL pulls out of UK nuclear reactor study". Reuters.
  6. ^ Hamilton, Tyler (14 July 2009). "$26B cost killed nuclear bid". Toronto Star.
  7. ^ Marotte, Bertrand (2016-09-22). "SNC-Lavalin strikes deal to build nuclear reactors in China". The Globe and Mail.
  8. ^ Hore-Lacy, Ian (11 November 2014). "The AFCR and China's fuel cycle". World Nuclear News.
  9. ^ "SNC-Lavalin awarded contract from China National Nuclear Power for pre-project work for the proposed 2-unit Advanced Heavy Water Reactor new build project in China". 2019-12-02.

외부 링크