CANDU 원자로

CANDU reactor
중국 저장성(30.436° N 120.958°E)에 위치한 친산 3단계 유닛 1 및 2: 캐나다 원자력 유한회사(AECL)가 설계한 2기의 CANDU 6 원자로는 제3차 친산 원자력 회사가 소유하고 운영한다. 설치는 본질적으로 CANDU6 설계에 내재된 두 개의 개별 발전소라는 점에 유의하십시오.

CANDU(Canada Deuterium 우라늄)는 전력을 발생시키는 데 사용되는 캐나다 가압 중수로 설계이다. 약어는 중수소 산화제(중수) 감속재와 (원래, 천연) 우라늄 연료의 사용을 가리킨다. CANDU 원자로는 1950년대 후반과 1960년대에 캐나다 원자력 유한회사(AECL), 온타리오 수력 발전 위원회, 캐나다 제너럴 일렉트릭(General Electric) 및 기타 회사와의 제휴에 의해 처음 개발되었다.

대형 발전소의 복수원자로 설비에 사용하고자 한 약 500 MW의e 원래 설계와 단일 독립형 장치 또는 소형 다중 장치 발전소에서 사용하도록 설계된 600 MWe 등급의 합리화된 CANDU 6가 있다. 캔두 6호기는 퀘벡과 뉴브런스윅을 비롯해 파키스탄, 아르헨티나, 한국, 루마니아, 중국 등지에 건설됐다. 비 캔두 6 디자인의 단 하나의 예가 인도에 판매되었다. 멀티유닛 디자인은 캐나다 온타리오 주에서만 사용되었으며, 도내에 더 많은 유닛이 설치되면서 크기와 전력량이 증가하여 달링턴 원자력 발전소에 설치된 유닛에서 최대 880 MW에e 달했다. CANDU 6와 유사한 방식으로 대형 유닛을 합리화하려는 노력이 CANDU 9로 이어졌다.

2000년대 초반까지, 다른 회사들의 새로운 디자인 도입으로 인해 원래의 CANDU 디자인에 대한 판매 전망이 줄어들고 있었다. AECL은 CANDU 9 개발을 취소하고 첨단 CANDU 원자로(ACR) 설계로 이동하는 방식으로 대응했다. ACR은 구매자를 찾는 데 실패했다. 그것의 마지막 잠재 판매는 달링턴에서의 확장을 위한 것이었다. 그러나 이것은 2009년에 취소되었다. 2011년 10월 캐나다 연방정부는 캔두 에너지(SNC-라발린의 완전소유 자회사)에 CANDU 설계를 허가했고, 캔두 에너지도 당시 AECL의 옛 원자로 개발 및 마케팅 부문을 인수했다. 칸두에너지는 기존 부지에 대한 지원 서비스를 제공하고 있으며, 중국 원자력 공사와의 제휴를 통해 루마니아와 아르헨티나에 이전에 중단된 설비를 완성하고 있다. AECL의 후계자인 SNC 라발린은 중국과 영국뿐만 아니라 아르헨티나(아투차3)에서 새로운 CANDU 6 원자로 판매를 추진하고 있다. ACR 원자로의 판매 노력은 끝났다.

2017년 캐나다 천연자원부와 협의해 소형 모듈러 원자로 개발을 목표로 한 'SMR 로드맵'[1]을 수립했다. 이에 SNC-라발린은 300MW급e SMR 버전인 CANDU SMR을 개발, 자사 웹사이트에서 강조하기 시작했다.[2] 2020년에는 캐나다 실증 프로젝트의 추가 설계 작업에 CANDU SMR이 선정되지 않았다. SNC-Lavalin은 여전히 기후변화 완화로 인한 예상 수요 때문에 300 MW SMR의 마케팅을 고려하고 있다.[3]

설계 및 운영

CANDU 원자로의 개략도: 일차 중수 루프의 고온 및 저온 측면, 이차 경수 루프의 고온 및 저온 측면, 칼란드리아에 있는 냉각 중수 감속재 및 부분적으로 삽입된 조절기 로드(CANDU 제어 로드를 알 수 있음)
  1. 연료다발
  2. 칼란드리아(원자로핵)
  3. 어저스터 로드
  4. 중수압저수지
  5. 증기발생기
  6. 경수 펌프질하다
  7. 중수펌프
  8. 연료공급기
  9. 중수감속재
  10. 압력관
  11. 증기 터빈으로 가는 증기
  12. 터빈으로부터 돌아오는 차가운 물
  13. 철근콘크리트 격납건물

CANDU 설계의 기본 운전은 다른 원자로와 유사하다. 원자로 노심에서의 핵분열 반응은 1차 냉각루프에서 가압수를 가열한다. 증기발생기로도 알려진 열교환기는 열을 2차 냉각루프로 전달하는데, 이는 전기발전기가 부착된 증기터빈에 동력을 공급한다(일반적인 랭킨 열역학 사이클의 경우). 그런 다음 터빈으로부터의 배기 증기는 냉각되고, 응축되며, 증기 발생기에 공급되는 물로 반환된다. 최종 냉각은 호수, 강 또는 바다와 같은 근방의 냉각수를 사용하는 경우가 많다. 온타리오 주 토론토 근처의 달링턴 원자력 발전소와 같은 새로운 CANDU 발전소는 디퓨저를 사용하여 따뜻한 배출구 물을 더 큰 부피에 뿌리고 환경에 미치는 영향을 제한한다. 현재까지 모든 CANDU 발전소가 오픈 사이클 냉각을 사용했지만, 현대적인 CANDU 설계는 냉각탑을 대신 사용할 수 있다.[4]

CANDU 설계가 대부분의 다른 설계와 다른 경우에는 핵분열 코어 및 1차 냉각 루프의 상세 내역에 있다. 천연 우라늄은 대부분 우라늄-238과 소량의 우라늄-235 그리고 미량의 다른 동위원소가 혼합되어 있다. 이들 원소의 핵분열은 고에너지 중성자를 방출하는데, 이는 연료 내 다른 U원자도 핵분열을 겪게 할 수 있다. 이 과정은 중성자 에너지가 반응들이 자연적으로 방출하는 것보다 훨씬 낮을 때 훨씬 더 효과적이다. 대부분의 원자로는 중성자의 에너지를 낮추기 위해 어떤 형태의 중성자 감속재를 사용하거나 중성자의 에너지를 "열화"하여 반응을 더욱 효율적으로 만든다. 이 중 중성자에 의해 손실된 에너지는 감속재를 가열하고, 이 열은 동력을 위해 추출된다.

대부분의 상업용 원자로 설계는 정상수를 감속재로 사용한다. 물은 중성자의 일부를 흡수하는데, 천연 우라늄에서 반응을 지속시키는 것은 불가능하다. 캔두(CANDU)는 이 "빛" 물을 중수로 대체한다. 중수의 여분의 중성자는 과잉 중성자를 흡수하는 능력을 감소시켜 중성자 경제성이 향상된다. 이를 통해 CANDU는 무농축 천연 우라늄, 또는 플루토늄과 토륨과 같은 다양한 다른 물질과 혼합된 우라늄을 사용할 수 있다. 이것은 CANDU 설계의 주요 목표였다; 천연 우라늄으로 작동함으로써 농축 비용을 제거한다. 이것은 또한 핵무기 제조에 사용될 수 있는 농축 시설이 필요 없기 때문에 핵 확산 측면에서 이점이 된다.

칼란드리아와 연료 설계

두 개의 CANDU 연료 번들: 각각 길이 약 50cm, 직경 10cm이며, CANDU 원자로에서 그 시간 동안 약 1GWh(3.6TJ)의 전기를 발생시킬 수 있다.

기존의 경수로(LWR) 설계에서는 핵분열체 노심 전체를 대형 압력 용기에 넣는다. 냉각재 단위에 의해 제거될 수 있는 열의 양은 온도의 함수로서, 노심을 가압함으로써 물은 끓기 전에 훨씬 더 큰 온도로 가열될 수 있고, 따라서 더 많은 열을 제거하고 노심이 더 작고 더 효율적일 수 있다.

필요한 크기의 압력용기를 만드는 것은 중대한 도전이며, CANDU의 설계 당시 캐나다의 중공업은 필요한 크기의 원자로 압력용기를 주조하고 기계로 만드는 데 필요한 경험과 능력이 부족했다. 이 문제는 더 큰 원자로 노심이 필요한 천연 우라늄 연료의 낮은 핵분열 밀도에 의해 증폭된다. 이 문제는 매우 중대해서 중형 재설계 이전에 NPD에서 사용하려고 했던 비교적 작은 압력 용기조차 국내에서 제작할 수 없었고 대신 스코틀랜드에서 제작되어야 했다. 상업용 중수 감속형 원자로에 필요한 크기의 압력용기를 생산하는 데 필요한 기술의 국내 개발은 매우 가능성이 낮다고 생각되었다.[5]

CANDU에서는 대신 연료다발이 직경 10cm 정도의 훨씬 작은 금속 튜브에 포함되어 있다. 그런 다음 튜브는 순전히 감속재 역할을 하는 추가적인 중수를 포함하는 더 큰 용기에 포함된다. 칼란드로 알려진 이 용기는 가압되지 않고 훨씬 낮은 온도에 머물러 있어 제작이 훨씬 용이하다. 압력관의 열이 주변 감속재로 새지 않도록 각 압력관은 칼란드리아 튜브에 둘러싸여 있다. 두 관 사이의 틈새에 있는 이산화탄소 가스는 절연체 역할을 한다. 감속재 탱크는 추가적인 안전 기능을 제공하는 대형 열제거원 역할도 한다.

가압된 코어가 있는 재래식 설계에서 시스템에 연료를 주입하려면 코어를 종료하고 압력 용기를 열어야 한다. CANDU에서 사용되는 배열로 인해, 주유되는 단일 튜브만 감압하면 된다. 이를 통해 CANDU 시스템은 또 다른 주요 설계 목표인 셧다운 없이 지속적으로 연료를 주입할 수 있다. 현대적인 시스템에서는 두 대의 로봇 기계가 원자로 표면에 부착되어 압력관의 끝 마개를 연다. 한 기계는 새 연료를 밀어넣고, 다른 끝에서 고갈된 연료를 밀어내고 수거한다. 온라인 재급유 시 상당한 운영상의 이점은 연료다발이 위치한 후에 고장 나거나 누출되는 연료다발을 노심으로부터 제거하여 1차 냉각루프의 방사선 레벨을 감소시킬 수 있다는 것이다.

각 연료다발은 우라늄 산화물 연료(연료 원소)의 세라믹 펠릿으로 채워진 얇은 튜브로 조립된 실린더다. 오래된 설계에서, 묶음은 28 또는 37개의 반 미터 길이의 연료 요소를 가지고 있었고 12–13 그러한 어셈블리는 압력 튜브에 엔드 투 엔드로 놓여 있었다. 신형 CANFLEX 번들에는 두 개의 요소 크기가 있는 43개의 연료 요소가 있다(따라서 가장 뜨거운 연료 요소를 용해하지 않고도 전력 정격을 높일 수 있다). 지름이 약 10 센티미터(3.9 인치), 길이 0.5 미터(20 인치), 무게는 약 20 킬로그램(44 lb)이며, 결국 37 소절 묶음을 대체하기 위한 것이다. 중성자가 번들 사이에서 자유롭게 흐를 수 있도록 관과 번들은 중성자-투명 지르칼로이(지르코늄 + 2.5% wt 니오비움)로 만들어진다.

중수 사용 목적

추가 정보: 원자로 물리학, 핵분열, 중수
8기의 CANDU 원자로를 가동하고 있는 브루스 원자력발전소는 순운영능력을 갖춘 세계 최대 규모의 원전이다.

천연 우라늄은 우라늄-238을 중심으로 동위원소를 혼합한 것으로 무게로는 0.72%의 핵분열 우라늄-235가 있다. 원자로는 핵분열에 의해 방출된 중성자가 다른 핵분열 원자에 동일한 수의 핵분열을 일으키는 시간에 따른 일정한 핵분열 속도를 목표로 한다. 이 균형을 임계치라고 한다. 이러한 반응에서 방출되는 중성자는 상당히 활력이 넘치고 주위의 핵분열 물질에 의해 쉽게 반응하지 않는다. 이 비율을 개선하기 위해, 그들은 에너지를 조절해야 하며, 이상적으로는 연료 원자 자체와 동일한 에너지로 조절해야 한다. 이 중성자는 연료와 열 평형 상태에 있기 때문에 열 중성자라고 불린다.

U는 중간 에너지 중성자에 대한 친화력이 크기 때문에 중성자와 우라늄을 분리하는 데 도움을 주지만 1.5–2 MeV 이상의 소수의 정력 중성자에 의해서만 쉽게 핵분열된다. 연료의 대부분은 대개 U이기 때문에 대부분의 원자로 설계는 감속재에 의해 분리된 얇은 연료봉에 기초하여 중성자가 다시 연료로 들어가기 전에 감속재 내에서 이동할 수 있다. 연쇄반응을 유지하는 데 필요한 것보다 더 많은 중성자가 방출된다; 우라늄-238이 초과분만을 흡수하면 플루토늄이 생성되어 우라늄-235의 고갈을 보충하는 데 도움이 된다. 결국 U보다 중성자 흡수량이 훨씬 많은 핵분열 생성물이 쌓이면 반응이 느려지고 재급유를 요구한다.

경수는 훌륭한 감속재를 만든다: 가벼운 수소 원자는 중성자와 질량이 매우 가깝고 한 번의 충돌로 많은 에너지를 흡수할 수 있다(두 당구공의 충돌처럼). 경수소는 중성자를 흡수하는 데도 상당히 효과적이며, 천연 우라늄에서 적은 양의 U와 반응하여 임계성을 예방할 수 있는 남은 양이 너무 적을 것이다. 임계도를 허용하려면 연료가 농축되어 U의 양을 사용 가능한 수준으로 증가시켜야 한다. 경수로에서는 일반적으로 연료가 2%에서 5% U까지 농축된다(U가 적은 잔여분수를 고갈된 우라늄이라고 한다). 농축 시설은 건설과 운영에 비용이 많이 든다. 그들은 또한 확산 우려사항으로, 무기급 물질(90%이상 U)까지 훨씬 더 미국을 부유하게 하는데 사용될 수 있기 때문이다. 이는 국제적으로 승인된 공급자가 연료를 공급하고 재처리하는 경우 교정될 수 있다.

경수 대비 중수감속재의 주요 장점은 연쇄반응을 지속하는 중성자의 흡수를 감소시켜 활성 원자의 낮은 농도(비농축 천연 우라늄 연료를 사용할 정도로)를 허용한다는 것이다. 중수소("중수소")는 이미 경수소가 흡수할 여분의 중성자를 가지고 있어 중성자를 포획하는 경향을 감소시킨다. 중수소 중수소는 단일 중성자(vs 경수소와 약 동일한 질량을 가진 수소)의 2배 질량을 가지고 있다. 이 불일치는 중성자를 중량화하기 위해 더 많은 충돌이 필요하므로 연료봉 사이의 감속재 두께가 더 커져야 함을 의미한다. 이것은 원자로 노심의 크기와 중성자의 누설을 증가시킨다. 그것은 또한 칼란드리아 설계의 실질적인 이유이기도 하다. 그렇지 않으면 매우 큰 압력 용기가 필요할 것이다.[6] 또한 천연 우라늄의 U 밀도가 낮다는 것은 임계도를 유지하기 위해 핵분열 속도가 너무 낮게 떨어지기 전에 연료가 덜 소비된다는 것을 의미하는데, 이는 U 대 핵분열 생성물 + U의 비율이 더 낮기 때문이다. CANDU에서 대부분의 감속재는 다른 설계에 비해 온도가 낮기 때문에 감속재 입자의 속도 확산과 전체 속도가 감소한다. 이는 대부분의 중성자가 낮은 에너지로 끝나 핵분열을 일으킬 가능성이 높기 때문에 CANDU는 천연 우라늄을 "소각"할 뿐만 아니라 보다 효과적으로도 그렇게 한다는 것을 의미한다. 전체적으로, CANDU 원자로는 생산된 전기 단위당 경수로보다 30~40% 적은 양의 채굴 우라늄을 사용한다. 이것은 중수 설계의 주요한 장점이다; 그것은 연료를 덜 필요로 할 뿐만 아니라 연료가 풍부해질 필요가 없기 때문에, 그것은 또한 훨씬 덜 비싸다.

중수 절제의 또 다른 독특한 특징은 연쇄반응의 더 큰 안정성이다. 이는 중수소핵(2.2 MeV)의 결합 에너지가 상대적으로 낮기 때문에 일부 활력 있는 중성자가 발생하고 특히 감마선이 중수소핵을 분열시켜 여분의 중성자를 생성하기 때문이다. 핵분열과 핵분열 파편의 붕괴에 의해 직접 생성되는 두 개의 감마들은 모두 충분한 에너지를 가지고 있으며, 핵분열 파편의 반감기는 몇 초에서 몇 시간 또는 심지어 몇 년까지 다양하다. 이러한 감마선 생성 중성자의 느린 응답은 원자로의 응답을 지연시키고 비상시에 운전자에게 여분의 시간을 준다. 감마선이 물을 통해 몇 미터씩 이동하기 때문에 원자로의 한 부분에서 연쇄반응의 증가율은 원자로의 나머지 부분으로부터 반응을 생성하여 반응을 안정시키기 위한 다양한 부정적인 피드백을 허용한다.

한편, 핵분열 중성자는 다른 연료봉에 도달하기 전에 완전히 속도가 느려지는데, 이는 중성자가 원자로의 한 부분에서 다른 부분으로 이동하는 데 시간이 더 오래 걸린다는 것을 의미한다. 따라서 원자로의 한 부분에서 연쇄반응이 가속화될 경우 변화는 노심의 나머지 부분에만 천천히 전파되어 비상시 대응할 수 있는 시간을 갖게 된다. 핵연료로부터 중성자 에너지의 독립성은 핵분열성 물질이 우라늄-235, 우라늄-233 또는 플루토늄이든 모든 연료다발이 동일한 환경을 경험하고 주변국에 동일한 방식으로 영향을 미치기 때문에 CANDU 원자로에서 그러한 연료 유연성을 허용하는 것이다.

캐나다는 제2차 세계대전 이후 농축시설에 대한 접근성이 부족하면서 핵에너지를 탐사하기 위해 중수분해 설계를 개발했다. 중수 용액으로 실험용 ZEEP 원자로에서 천연 우라늄을 사용할 수 있었던 반면, 전쟁 시대의 농축 시스템은 건설과 운영에 매우 비용이 많이 들었다. 훨씬 덜 비싼 농축 시스템이 개발되었지만, 미국은 더 저렴한 가스 원심분리기 공정에 대한 작업을 분류했다. 그러므로 CANDU는 천연 우라늄을 사용하도록 설계되었다.

안전 기능

CANDU는 설계에 많은 능동 및 수동 안전 기능을 포함한다. 이들 중 일부는 시스템의 물리적 배치에 따른 부작용이다.

CANDU 설계는 원자로 설계에서 일반적으로 불량으로 간주되는 작은 출력 계수뿐만 아니라 양의 보이드 계수를 가지고 있다. 이는 냉각재에서 생성된 증기가 반응률을 증가시켜 결과적으로 증기를 더 많이 발생시킨다는 것을 의미한다. 이것은 중심부의 심각한 증기발생도 전체적 절제주기에 큰 영향을 미치지 않을 것이기 때문에 칼란드리아에서 감속재 질량이 냉각되는 많은 이유들 중 하나이다. 감속재 자체가 끓기 시작할 때만 유의미한 효과가 있을 것이며, 큰 열량은 이러한 현상이 천천히 일어나도록 보장한다. CANDU의 핵분열 과정에 대한 의도적으로 "끌어잡는" 반응은 관제사들이 문제를 진단하고 처리할 수 있는 더 많은 시간을 허용한다.[7]

연료 채널은 기계적으로 건전해야 임계도를 유지할 수 있다. 연료다발의 온도가 기계적으로 불안정할 정도로 높아지면 수평배치는 중력 아래 구부러져 다발의 레이아웃이 이동되고 반응의 효율이 떨어진다는 것을 의미한다. 원래의 연료배치는 연쇄반응에 최적이며, 천연 우라늄 연료는 과잉반응도가 거의 없기 때문에, 어떤 중대한 변형도 연료간 펠릿 핵분열반응을 멈추게 할 것이다. 이것은 상당한 열 출력을 계속 공급할 수 있는 핵분열 생성물 붕괴로 인한 열 생성을 중단시키지 않을 것이다. 이 과정에서 연료다발이 더욱 약해지면, 연료다발이 들어 있는 압력관은 결국 칼란드리아 튜브에 닿을 정도로 충분히 구부러져 열이 감속재 탱크로 효율적으로 전달될 수 있게 된다. 감속재 용기는 그 자체로 상당한 열 기능을 가지고 있으며 일반적으로 비교적 냉각을 유지한다.[7]

핵분열 생성물에 의해 발생되는 열은 초기에는 전체 원자로 출력의 약 7%가 될 것이며, 이는 상당한 냉각을 필요로 한다. CANDU 설계에는 여러 비상 냉각 시스템이 있을 뿐 아니라 열적 수단을 통한 자체 펌프 기능도 제한적이다(증기 발생기는 원자로 훨씬 위쪽에 있다). 대형사고와 노심용융이 발생하더라도 경수에서는 연료가 치명적이지 않다.[7] 즉, 인근 선원의 물로 노심을 냉각시키면 연료 질량의 반응성이 증가하지 않는다.

일반적으로 핵분열 속도는 잉여 중성자를 흡수하는 액체 영역 제어기라고 불리는 경수 구획과 중성자 유속을 제어하기 위해 노심 내에서 올리거나 내릴 수 있는 조절기 로드에 의해 제어된다. 일반적으로 다른 부분이 위치에 따라 다른 속도로 연소되기 때문에 제어기가 연료 질량 전체의 반응도를 조정할 수 있도록 정상 작동에 사용된다. 조정기 로드는 임계도를 늦추거나 멈추는 데도 사용할 수 있다. 이 로드는 고압 연료관이 아닌 저압 칼란드리아에 삽입되기 때문에 많은 가압수 원자로의 설계 문제인 증기에 의해 "배출되지" 않을 것이다.

두 개의 독립적이고 빠르게 작동하는 안전정지 시스템도 있다. 차단봉은 전기분광기에 의해 원자로 위쪽에 고정되고 중력 아래 중력 아래 노심으로 낙하하여 임계치를 신속하게 종료한다. 이 계통은 전력이 공급될 때에만 원자로에서 로드를 고정시키기 때문에 완전한 전원고장의 경우에도 작동된다. 2차 시스템은 고압 질산가돌리늄 중성자 흡수기를 칼란드리아에 주입한다.[8]

연료 사이클

가능한 CANDU 연료 주기의 범위: CANDU 원자로는 경수로에서 사용되는 연료를 포함하여 다양한 연료 유형을 수용할 수 있다.

중수 설계는 경수로보다 낮은 핵분열 원자의 농도로 연쇄 반응을 지속할 수 있으며, 이를 통해 사용된 LWR 연료로부터 "회수된 우라늄"(RU)과 같은 일부 대체 연료를 사용할 수 있다. CANDU는 0.7% U에 불과한 천연 우라늄용으로 설계돼 0.9% U로 재처리된 우라늄은 풍부한 연료다. 이것은 우라늄에서 30~40%의 에너지를 더 추출한다. 중국의 진산 CANDU 원자로는 회수된 우라늄을 사용해 왔다.[9] 개발 중인 DUPIC(Dispic in CANDU) 공정은 재처리 없이도 재활용이 가능하다. 연료는 공기(산소화)에서 소결된 다음 수소(축소)에서 분말로 분해되며, 이는 CANDU 연료 펠릿으로 형성된다.

CANDU 원자로는 또한 더 풍부한 토륨으로부터 연료를 번식시킬 수 있다. 이는 인도가 천연토륨 매장량을 활용하기 위해 조사하고 있다.[10]

LWR보다 더 나은 CANDU는 우라늄과 플루토늄 산화물(MOX 연료)의 혼합물을 활용할 수 있다. 재처리된 플루토늄에 동위원소를 섞는 것은 무기에는 매력적이지 않지만 (핵폐기물 대신) 연료로 사용할 수 있는 반면 무기급 플루토늄을 소비하면 확산 위험이 없어진다. 만약 플루토늄이나 사용후 연료로부터 나오는 다른 액티나이드를 사용하는 것이 명백하다면, MOX보다 더 효율적으로 이것을 하도록 특별한 불활성 매트릭스 연료가 제안된다. 그것들이 우라늄을 포함하지 않기 때문에, 이 연료들은 여분의 플루토늄을 번식시키지 않는다.

경제학

중수 절제와 온라인 급유에 대한 정밀한 제어의 중성자 경제로 CANDU는 농축 우라늄, 예를 들어 천연 우라늄, 재처리 우라늄, 토륨, 플루토늄, 사용 LWR 연료 이외의 광범위한 연료를 사용할 수 있다. 농축 비용을 고려하면, 이것은 연료를 훨씬 더 싸게 만들 수 있다. 노심 및 열전달 시스템을 채우기 위해 99.75%의[11] 순중수 톤에 대한 초기 투자가 있다. 달링턴 공장의 경우, 정보자유법 요청의 일환으로 발표된 비용에 따라, 해당 공장의 야간 비용(원자로 4기 총 3,512e MW 순용량)이 51억 1,700만 달러(90년대 초 환율로 약 42억 달러)에 달했다. 이자를 포함한 총 자본비용은 143억1900만달러(약 119억달러)로 중수는 이 중 11%인 15억2800만달러를 차지했다.[12]

중성자 감속에서는 중수가 경수보다 효율이 낮기 때문에,[13] CANDU는 동일한 출력에서 더 큰 감속재 대 연료 비율과 더 큰 노심이 필요하다. 비록 칼란드리아 기반의 코어를 만드는 것이 더 저렴하지만, 그것의 크기는 격납건물 같은 표준 기능에 대한 비용을 증가시킨다. 일반적으로 원자력 발전소 건설과 운영은 전체 수명 비용의 65%이다. CANDU의 경우 비용은 훨씬 더 많은 건설 비용이 차지하고 있다. 연료 CANDU는 다른 원자로에 비해 연료비가 저렴해 전체 비용의 10%에 불과해 kWh당 전체 전기료도 비교가 가능하다. 차세대 첨단 CANDU 원자로(ACR)는 경수 냉각수가 있고 감속재가 적은 보다 컴팩트한 노심을 사용함으로써 이러한 단점을 완화한다.

처음 도입되었을 때, CANDU는 유사한 세대의 LWR보다 훨씬 더 우수한 용량 계수(최대 전력으로 구동하여 발생하는 전력 비율, 시간의 100%)를 제공했다. 경수 설계는 평균적으로 연료 주입이나 유지보수에 걸리는 시간의 약 절반을 소비했다. 1980년대 이후 LWR 정전 관리의 획기적 개선으로 인해 2010년 전체 비행대 성능이 92%로 90% 이상 용량 요인을 달성하는 등 격차가 좁혀졌다.[14] 최신세대 CANDU 6 원자로는 88~90%의 CF를 보유하고 있지만, 전체 성능은 80%의 [15]CF를 가진 구형 캐나다 유닛이 장악하고 있다. 리퍼브 유닛은 역사적으로 65%[16]의 순서로 저조한 성능을 보여주었다. 이후 이는 각각 82%와 88%의 사후 교란 용량 인자를 가진 브루스 A1과 A2가 가동으로 복귀하면서 개선됐다.[17]

일부 CANDU 발전소는 건설 중 원가 초과로 어려움을 겪었으며, 종종 정부 조치와 같은 외부 요인들로 인해 어려움을 겪었다.[18] 예를 들어, 부과된 많은 건설 지연으로 인해 온타리오 주 토론토 근처의 달링턴 원자력 발전소의 비용은 대략 두 배가 되었다. 기술적 문제와 재설계로 인해 발생한 144억 달러의 가격에 약 10억 달러가 추가되었다.[19] 이와는 대조적으로 2002년 중국 친산에 있는 두 개의 CANDU 6 원자로가 일정과 예산으로 완공되었는데, 이는 범위와 일정을 엄격하게 통제한 데 기인한 성과였다.[20]

Pickering Nuclear Generating Station
피커링 핵발전소 이 발전소는 돔형 원자로 건물 안에 있는 6개의 운영 중인 것과 2개의 폐쇄된 CANDU 원자로로 구성되어 있다. 원통형 진공 빌딩은 대형 누출 시 증기가 응축되는 추가 안전 시스템이다.

핵비확산

주요기사 : 핵확산

핵무기 확산에 대비한 안전장치 측면에서, CANDU는 다른 원자로와 유사한 수준의 국제 인증을 충족한다.[21] 1974년 인도 최초의 핵폭발을 위한 플루토늄인 '웃는 부처님' 작전은 캐나다에서 공급한 CIRUS 원자로에서 생산됐으며 캐나다 정부가 미국이 공급한 중수를 이용해 일부 비용을 지불했다.[22] 인도는 PHWR 원자로 2기 외에 CANDU 설계에 기초한 일부 안전 가압 중수로(PHWR)와 미국이 공급하는 안전 경수로 2기를 보유하고 있다. 플루토늄은 이 모든 원자로에서 사용후 핵연료에서 추출되었다;[23] 인도는 주로 인도에서 설계되고 건설된 Dhruva라고 불리는 군사용 원자로에 의존한다. 이 설계는 보다 효율적인 플루토늄 생산을 위해 드루바가 스케일업되고 있는 가운데 CIRUS 원자로에서 도출된 것으로 생각된다. 인도의 더 최근(1998) Shakti 핵 실험을 위해 플루토늄을 생산한 것으로 추정되는 원자로다.[24]

중수는 중성자 포획에 상대적으로 면역이 되지만 중수소의 소량은 이런 식으로 삼중수소로 변한다. 이 삼중수소는 캐나다의 일부 CANDU 발전소에서 추출되는데, 주로 중수 누출 시 안전을 개선하기 위해서입니다. 이 가스는 다양한 상업용 제품, 특히 "무전원" 조명 시스템과 의료기기에 저장되어 사용된다. 1985년에 온타리오 하이드로였던 것이 미국에 삼중수소를 팔려는 계획 때문에 온타리오에서 논란을 일으켰다. 이 계획은 법률에 의해 비군사적 응용 프로그램에만 판매되었지만, 일부에서는 수출로 인해 미국의 핵 무기 프로그램을 위한 삼중수소가 해방될 수 있다고 추측했다. 미래의 수요는 생산량을 앞지르는 것으로 보이며, 특히 ITER와 같은 실험용 핵융합로의 미래 세대의 수요를 앞지르는 것으로 보인다. 2003년까지 달링턴 분리 시설에서 연간 1.5~2.1kg의 삼중수소가 회수되었고, 그 중 소분수가 판매되었다.[25]: 10

1998년 인도 샤크티 시험 시리즈에는 인도가 공개적으로 수소폭탄이라고 주장한 약 45kt의 수율 1개가 포함됐다. BARC 간행물 중수 – 속성, 생산 및 분석의 즉석에서 언급된 내용은 삼중수소가 상용 운전 중 CANDU 및 PHWR 원자로의 중수에서 추출되었음을 시사하는 것으로 보인다. Janes Intelligence Review는 인도 원자력 위원회의 위원장이 삼중수소 추출 공장은 인정하지만, 삼중수소 사용에 대한 언급은 거절했다고 인용한다.[26] 인도는 또한 원자로에서 리튬-6의 조사를 통해 삼중수소를 더 효율적으로 만들 수 있다.

삼중수소 생산

삼중수소 H는 수소의 방사성 동위원소로 반감기가 12.3년이다. 상층 대기의 우주선 상호작용에 의해 자연에서 소량(전 세계적으로 연간 약 4kg)으로 생성된다. 삼중수소는 낮은 에너지 방사능 방출(베타 입자 에너지 최대 18.6 keV) 때문에 약한 방사성핵종으로 간주된다.[27] 베타 입자는 공기로 6mm 이동하며 6마이크로미터까지만 피부에 침투한다. 흡입, 섭취 또는 흡수된 삼중수소의 생물학적 반감기는 10-12일이다.[28]

삼중수소는 모든 원자로의 연료에서 생성된다. CANDU 원자로는 중수소의 중성자 포획으로 인해 냉각재와 감속재에서도 삼중수소를 생성한다. 이 삼중수소 중 일부는 원자로 건물로 탈출하여 일반적으로 복구된다. 소량(약 1%)은 원자로 건물에서 탈출하며 일상적인 방사능 방출로 간주된다(비슷한 크기의 LWR보다 높음). 따라서 CANDU 공장의 책임 있는 운영에는 주변 환경에서 삼중수소를 모니터링(그리고 결과를 공표)하는 것이 포함된다.

일부 CANDU 원자로에서는 삼중수소가 주기적으로 추출된다. (ICRP)guidelines[29](예를 들어, 최대한의 삼중 수소에 Canada,[30]7000Bq/L에 drinking-water 농도 허용되는 국제 위원회에 방사선 방호에 기반을 두고 있다는 국가의 규제 제한이 캐나다 캔두 식물에서 전형적인 가스 배출이 1%미만 1멤버에 대해 ICRP의 선량 한도에 해당한다. 의 공공의 다른 CANDU 발전소의 삼중수소 배출량은 유사하게 낮다.[27][31]

일반적으로 원자력 발전소의 방사능 배출에 대해 상당한 대중적 논란이 있으며, CANDU 발전소의 주요 관심사 중 하나는 삼중수소다. 2007년에 그린피스는 이안 페어리에 의해 캐나다 원자력 발전소의[27] 삼중수소 배출에 대한 비판을 발표했다.[32] 이 보고서는 리처드 오스본에 의해 비판되었다[33].[34]

역사

CANDU 개발 노력은 시간이 지남에 따라 4개의 주요 단계를 거쳤다. 첫 번째 시스템은 제한된 전력의 실험 및 프로토타입 기계였다. 이것들은 500~600MWe(CANDU 6)의 2세대 기계와 900MW의e 일련의 더 큰 기계로 대체되었고, 마침내 CANDU 9와 ACR-1000의 노력으로 발전되었다.[35][36]

초기 노력

캐나다에서 최초의 중수분해 설계는 제2차 세계 대전 종전 직후부터 가동을 시작한 ZEEP이다. ZEEP는 1947년 NRX, 1957년 NRU 등 여러 다른 실험 기계와 결합했다. 이러한 노력들이 온타리오주 롤프턴에서 최초의 CANDU형 원자로인 원자력 발전 데모(NPD)로 이어졌다. 개념 증명(proof of concept)으로 의도되었으며 상용 발전로용 매우 낮은 전력인 22 MW에e 대해서만 정격을 부여했다. NPD는 캐나다에서 최초의 원자력 발전 전기를 생산했고 1962년부터 1987년까지 성공적으로 가동했다.[37][38]

두 번째 CANDU는 Douglas Point 원자로로, 약 200 MWe 정격의 보다 강력한 버전으로 온타리오 킨카딘 근처에 위치해 있다. 1968년에 서비스를 시작하여 1984년까지 운영되었다. 더글러스 포인트는 CANDU 관측소 중에서도 특이하게도 원자로가 가동되고 있을 때에도 동쪽 원자로 면이 보이는 기름으로 가득 찬 창문이 있었다. 더글러스 포인트는 당초 2단위 스테이션으로 계획되었으나, 피커링에서 515 MW의e 대형 유닛의 성공으로 인해 2호기가 취소되었다.[39][40]

젠틸리-1(오른쪽) 및 젠틸리-2(왼쪽)

퀘벡주 트로이스리비에르 인근 퀘벡주 베칸쿠르에 있는 겐틸리-1 역시 끓는 경수 냉각제와 수직 압력관을 사용한 실험 버전이지만, 7년 동안 정상작동한 후 성공으로 간주되지 않고 폐쇄되었다.[41] 겐틸리-2(Gentilly-2)는 CANDU-6 원자로로 1983년부터 가동을 시작했다. 운영사인 하이드로 퀘벡은 2012년 9월 겐틸리가 폐쇄할 것이라는 파르티 퀘벡 정부의 발언에 이어 경제사유를 들어 앞서 발표한 공장 개조를 취소하기로 하고 2012년 말 폐쇄를 선언했다. 그 회사는 약 18억 달러가 소요될 것으로 추정되는 50년 해체 절차를 시작했다.[42]

고전적인 CANDU 디자인과 병행하여 실험적인 변형이 개발되고 있었다. WR-1은 매니토바주 피나와에 있는 AECL의 화이트셸 연구소에 위치하며, 1차 냉각수로 수직 압력 튜브와 유기 오일을 사용했다. 사용되는 기름은 물보다 비등점이 높아 기존 원자로보다 고온과 저압에서 원자로가 작동할 수 있다. WR-1의 배출구 온도는 CANDU 6의 공칭 310°C에 비해 약 490°C였으며, 높은 온도와 열역학적 효율은 오일이 물의 열 용량의 약 절반을 가지고 있다는 사실을 어느 정도 상쇄시켰다. 온도가 높을수록 증기, 궁극적으로는 전기로의 전환 효율도 높아진다. WR-1은 수년간 성공적으로 작동했으며 수냉식 버전보다 훨씬 높은 효율성을 약속했다.[43][44]

600 MWe 설계

NPD와 더글러스 포인트에서의 성공은 온타리오 주 피커링에 첫 번째 멀티유닛 스테이션을 건설하는 결정으로 이어졌다. 1~4호기로 구성된 피커링 A는 1971년 서비스를 시작했다. 1983년 5~8호기의 피커링 B가 온라인에 접속하여 4,120 MW의e 풀스테이션 용량을 제공하였다. 이 역은 전송 비용을 줄이기 위해 토론토시와 매우 가깝다.

기본 피커링 설계에 대한 일련의 개선으로 인해 1980년대 초에 처음 가동된 CANDU 6 설계가 시작되었다. CANDU 6는 본질적으로 피커링 발전소의 버전으로, 단일 리액터 유닛으로 건설될 수 있도록 재설계되었다. CANDU 6은 퀘벡의 겐틸리-2와 뉴브런즈윅의 포인트 레프레아 원자력 발전소를 포함한 온타리오 외곽의 여러 시설에서 사용되었다. CANDU 6는 아르헨티나, 루마니아, 중국 및 한국으로 수출되는 디자인을 포함하여 대부분의 외국 CANDU 시스템을 구성한다. 인도만이 CANDU 6 디자인을 기반으로 하지 않는 CANDU 시스템을 운영하고 있다.

900 MWe 설계

원자력 발전소의 경제성은 일반적으로 크기에 따라 잘 확장된다. 대규모의 이러한 개선은 그리드에 갑자기 많은 양의 전력이 나타나면서 상쇄되며, 이는 수급 효과를 통해 전기 가격 인하로 이어진다. 1960년대 후반의 예측은 전기 수요의 성장이 이러한 하향 가격 압력을 압도하여 대부분의 설계자들이 1000 MWe 범위의 발전소를 도입할 것이라고 시사했다.

피커링 A는 1970년부터 1987년 사이에 단계적으로 건설된 브루스 원자력 발전소를 위한 그러한 확장 노력이 빠르게 뒤따랐다. 북미 최대 규모의 원자력 시설로 세계 2위(일본 가시와자키-카리와에 이어)이며, 8기의 원자로가 각각 약 800MW로e 총 6,232MW(순)와 7,276MW(총)이다. 또 다른 소형 업스케일링은 브루스 공장과 유사하게 달링턴 핵발전소 설계로 이어졌지만 4원자로 된 발전소에서 원자로당 약 880 MW를e 공급했다.

피커링 설계를 CANDU 6으로 개발하는 경우와 마찬가지로 브루스 설계도 유사한 CANDU 9로 개발되었다.[45]CANDU 6과 마찬가지로 CANDU 9도 본질적으로 브루스 설계를 재포장하여 단일 리액터 단위로 제작할 수 있게 되었다. CANDU 9 원자로가 건설되지 않았다.

III+ 설계

주요 기사: 첨단 CANDU 원자로

1980년대와 1990년대에 걸쳐 원자력 시장은 큰 폭락을 겪었으며, 북미나 유럽에 새로운 발전소가 거의 건설되지 않았다. 설계 작업은 내내 계속되었고, 안전성, 자본 비용, 경제성과 전반적인 성능을 획기적으로 향상시킨 새로운 설계 개념이 도입되었다. 이들 3세대+와 4세대 기계는 2000년대 초반 핵 르네상스가 진행 중이고 향후 10년간 대규모 신규 원자로가 건설될 것으로 보여 상당한 관심을 끌었다.[46]

AECL은 최신 버전의e CANDU 6와 CANDU 9의 요소를 사용하여 ACR-700으로 알려진 설계에 700 MW의 설계 능력을 발휘했다.[36] 핵 르네상스 기간 동안, 초기에 보았던 업스케일이 스스로 표현되었고, ACR-700은 1200 MWe ACR-1000으로 개발되었다. ACR-1000은 차세대(공식적으로는 "III+"세대) CANDU 기술로 기존 CANDU 설계를 상당히 수정한다.[47]

CANDU 세대 중 가장 급진적인 변화는 가압 경수를 냉각수로 사용하는 것이다. 이것은 더 이상 값비싼 중수로 채워질 필요가 없는 1차 냉각 루프의 구현 비용을 현저히 줄인다. ACR-1000은 초기 세대 설계에 필요한 중수의 1/3을 사용한다. 또한 운용 중인 CANDU 설계에서 삼중수소 누출의 주요 원인인 냉각수 루프에서의 삼중수소 생산을 제거한다. 또한 이 재설계는 모든 Gen III+ 기계의 주요 설계 목표인 약간 음의 보이드 반응성을 허용한다.[47]

이 설계는 또한 약 1~2% 농축된 약간 농축된 우라늄의 사용을 요구한다. 연소율을 높여 다발이 원자로에 더 오래 머물 수 있게 해 사용후 핵연료의 3분의 1만 생산되도록 하는 것이 주요 원인이다. 이는 또한 연료 주입 빈도가 감소함에 따라 운영 비용 및 시간표에도 영향을 미친다. 이전의 CANDU 설계의 경우와 마찬가지로, ACR-1000은 또한 온라인 재급유를 제공한다.[47]

원자로 외부에서 ACR-1000은 자본 비용과 운영 비용을 획기적으로 낮출 것으로 예상되는 다수의 설계 변경을 가지고 있다. 이러한 변화들 중 일차적인 것은 설계 수명 60년으로, 발전소 수명 동안 발생하는 전기의 가격을 극적으로 낮춘다. 또한 설계에는 90%의 예상 용량 계수가 있다. 고압 증기발생기와 터빈들은 원자로 하류의 효율을 향상시킨다.[47]

기존의 CANDU 6에도 많은 운영 설계 변경 사항이 적용되어 향상된 CANDU 6e 또는 EC 6로도 알려져 있으며, 이는 단위당 총 출력이 740 MW인e CANDU 6 설계의 진화적 업그레이드였다. 원자로는 50년 이상의 수명으로 설계되며, 연료 채널과 같은 주요 구성품 일부를 대체하는 중간 수명 프로그램이다. 예상 연평균 용량 인자는 90% 이상이다. (모듈식, 오픈톱 조립을 포함한) 건설 기법의 개선은 건설 비용을 감소시킨다. CANDU 6e는 최대 50%의 낮은 전력 설정에서 작동하도록 설계되어 있어 이전 설계보다 부하 수요에 훨씬 더 잘 적응할 수 있다.[48]

캐나다의 영업 활동

대부분의 조치에서, CANDU는 "온타리오 원자로"이다. 이 시스템은 거의 온타리오주에서 개발되었으며, 다른 지방에서는 두 개의 실험 설계만 구축되었다. 건설된 29개의 상용 CANDU 원자로 중 22개가 온타리오에 있다. 이 22개 중 다수의 원자로가 운행에서 제외되었다. 달링턴에 캐나다 정부의 자금조달과 함께 두 개의 새로운 CANDU 원자로가 제안되었지만,[49] 이 계획들은 높은 비용으로 인해 2009년에 종료되었다.[50]

AECL은 캐나다 내에서 CANDU를 많이 판매했지만, 제한된 수신만을 발견했다. 현재까지 다른 지방에는 비실험용 원자로 2기만 건설됐으며 퀘벡과 뉴브런즈윅 등 다른 지방에서는 각각 1기가 수력발전소와 석탄화력발전소에 집중됐다. 몇몇 캐나다 주에서는 다량의 수력 발전이 있었다. 알버타와 서스캐처원은 광범위한 수력자원을 보유하고 있지 않으며, 주로 화석연료를 사용하여 전력을 생산한다.

현재 천연가스를 사용하고 있는 에너지집약형 오일샌드 추출 공정을 위해 CANDU 원자로가 열과 전기원으로 검토되고 있는 서부 캐나다에서 관심이 표출되고 있다. 에너지 알버타 사는 2007년 8월 27일 2017년 ACR-1000 원자로 2기가 가동돼 2.2기가와트(전기)를 생산하고 있는 라크 카디널(알버타 피스 리버타운 서쪽 30km)에 신규 원전 건설 허가를 신청했다고 발표했다.[51] 2007년 국회 심의에서는 개발 노력을 보류할 것을 제안했다.[52] 이 회사는 나중에 브루스 파워에 의해 인수되었는데,[53] 브루스 파워는 공장을 총 4.4기가와트의 4개 유닛으로 확장할 것을 제안했다.[54] 이 계획들은 화가 났고 브루스는 나중에 Lac Cardinal에 대한 신청을 철회하고 대신 60km 떨어진 곳에 새로운 부지를 제안했다.[55] 그 계획은 대중과의 폭넓은 협의가 그 동안 계속되어 온 것을 보여 준 후 현재 빈사 상태에 있다. 인구의 1/5는 원자로에 개방되었고, 1/4는 반대였다.[56][57]

해외매출

1970년대 동안, 국제 원자력 판매 시장은 매우 경쟁적이었으며, 많은 국가 원자력 회사들이 자국 정부의 외국 대사관의 지원을 받았다. 게다가, 미국의 건설 속도는 비용 초과와 지연된 완공은 일반적으로 끝났고, 후속 원자로는 더 저렴할 것이라는 것을 의미했다. 상대적으로 국제 시장에서 새로운 선수인 캐나다는 이러한 노력에서 수많은 단점이 있었다. CANDU는 매우 큰 가공 부품의 필요성을 줄이기 위해 의도적으로 설계되어 주요 산업 기반이 없는 국가별 건설에 적합하게 되었다. 판매 노력은 국내적으로 다른 회사로부터 설계를 제작할 수 없는 국가들에서 가장 큰 성공을 거두었다.

1970년대 후반, AECL은 각 원자로 판매에 3,600명의 캐나다인이 고용되어 3억 달러의 지불수지가 발생할 것이라고 언급했다.[58] 이러한 판매 노력은 주로 독재정권에 의해 운영되거나 유사한 국가를 대상으로 했는데, 이는 의회의 심각한 우려를 초래한 사실이다.[59] 이러한 노력들은 또한 그들이 누구인지, 그들이 돈을 벌기 위해 무엇을 했는지에 대한 기록이 거의 또는 전혀 없는 외국 판매 대리점들에게 수백만 달러가 주어졌다는 것이 밝혀졌을 때 스캔들로 이어졌다.[60] 이는 아르헨티나에서의 판매 노력에 대한 의문과 향후 판매에 대한 수수료 전면 공개에 대한 새로운 규정이 제기되면서 캐나다 왕립 기마경찰(Royal Canadian Mounted Police) 조사로 이어졌다.[61]

CANDU의 첫 번째 성공은 초기 CANDU 디자인을 인도에 판매한 것이다. 1963년에는 더글러스 포인트 원자로에 기초한 200 MWe 전력 원자로의 수출을 위한 협정이 체결되었다. 이 거래의 성공으로 1966년 같은 설계의 제2 원자로가 판매되었다. 당시 "라자스탄 원자력 프로젝트"의 RAPP-1로 알려진 첫 번째 원자로는 1972년에 가동을 시작했다. 원자로의 엔드 실드 균열과 관련된 심각한 문제로 인해 원자로가 장기간 폐쇄되었고, 마침내 원자로는 100 MW로 축소되었다.[62] 1974년 인도가 첫 원자 폭탄을 터뜨렸을 때 RAPP-2 원자로의 건설은 여전히 진행 중이었고, 이로 인해 캐나다는 이 나라와의 핵 거래를 끝냈다. 판매 계약의 일부는 기술이전 과정이었다. 캐나다가 개발에서 철수하자 인도는 전국에 캔두(CANDU)와 같은 공장을 건설하는 공사를 계속했다.[63] 2010년까지 Kaiga(3), Kakrapar(2), Madras(2), Narora(2), Rajastan(6), Tarapur(2) 등의 현장에서 CANDU 기반 원자로가 가동되었다.

파키스탄에서는 1966년에서 1971년 사이에 총 137 MW의e 카라치 원자력 발전소가 건설되었다.

1972년, AECL은 이탈리아 회사인 이탈리아인 Itilimpianti와 제휴하여 아르헨티나의 Comision Nacional de Energia Atomica 공정에 피커링 공장을 기반으로 한 설계를 제출하였다. 건설 중 높은 인플레이션은 막대한 손실을 초래했고, 1976년 3월 비델라 장군이 주도한 쿠데타로 재협상 노력이 중단되었다. 엠발스 원자력 발전소는 1984년 1월에 상업적 운영을 시작했다.[64] 2007년 캐나다, 중국, 아르헨티나의 계약을 포함해 국내에서 더 많은 CANDU 6 원자로를 개설하기 위한 협상이 진행 중이지만, 현재까지 확실한 계획은 발표되지 않았다.[65]

1977년 루마니아와 허가 계약이 체결되어 캔두 6 설계는 첫 번째 4개 원자로의 경우 원자로당 500만 달러, 그 다음 12개 원자로는 각각 200만 달러에 판매되었다. 게다가, 캐나다 회사들은 원자로를 위한 다양한 양의 장비를 공급하게 되는데, 이는 첫 번째 원자로의 가격표인 8억 달러 중 약 1억 달러였다가 시간이 지남에 따라 감소하게 된다. 1980년 니콜라에 차우셰스쿠는 캐나다 콘텐츠의 양이 증가하고 캐나다의 도움으로 제2의 원자로를 건설하는 대가로 현금 대신 상품을 제공하는 수정을 요청했다. 그 나라의 경제 문제는 건설 단계 전반에 걸쳐 악화되었다. 세르나보데 원전 1호기는 1985년 12월 개시를 예고한 지 10년이 지난 1996년 4월에야 온라인을 가동했다.[66] 2007년 11월 가동된 제2 원자로의 완공을 위해 추가 대출이 마련되었다.[67]

1975년 1월, 현재 월성-1 발전로로 알려진 한국에 건설될 단일 CANDU 6 원자로에 대한 계약이 발표되었다. 1977년에 착공하여 1983년 4월에 상업운용이 시작되었다. 1990년 12월, 같은 부지에 3대의 추가 장치에 대한 추가 계약이 발표되었고, 1997-1999년에 운영을 시작했다.[68] 한국은 또한 Westinghouse와 첨단 시스템-80 원자로 설계를 위한 개발 및 기술 이전 계약을 협상했으며, 향후 모든 개발은 이 원자로의 국내 건설 버전에 기초하고 있다.[69]

1998년 6월, 중국 친산 원자력 발전소의 CANDU 6 원자로에서 계획된 11개 단위 시설의 3단계(4, 5개)로 건설이 시작되었다. 상업운전은 2002년 12월과 2003년 7월에 각각 시작되었다. 이들은 중국 최초의 중수로다. 친산은 개방형 원자로건물을 이용한 최초의 CANDU-6 사업이며, 상업운전이 예정일보다 일찍 시작된 첫 번째 사업이다.[70]

캔두에너지는 중국에서 마케팅 활동을 이어가고 있다.[71] 또 중국과 아르헨티나는 700MWe Candu-6 파생 원자로 건설 계약에 합의했다. 아투차에서 2018년 착공할 예정이다.[72][73]

경제성과

모든 발전소에서 발생하는 전기 비용은 거의 동일한 요인에 의해 계산될 수 있다. 즉, 건설에 대한 자본 비용이나 그 자본을 확보하기 위해 지불된 대출금, 시간 당 연료 비용, 그리고 고정 및 변동 유지 보수 수수료. 원자력 발전소의 경우 일반적으로 2개의 추가 비용인 영구 폐기물 처리 비용과 유용 수명이 끝났을 때 발전소를 해체하는 비용이 포함된다. 일반적으로 원자력의 생산량이 많아 연료비와 유지비를 압도하기 때문에 자본비가 원자력의 가격을 지배한다.[74] 세계원자력협회는 모든 가공을 포함한 연료비가 kWh당 1%(0.01달러) 미만을 차지한다고 계산한다.[75]

CANDU에 대한 경제 성과에 대한 정보는 어느 정도 편향되어 있다. 대부분의 원자로는 주요 CANDU 사업자 중 "가장 대중적인" 온타리오에 있다. 달링턴 공장의 문제점에 많은 관심이 집중되었지만, 온타리오 주의 모든 CANDU 디자인은 적어도 25%의 예산을 초과했고 평균적으로 예상보다 150% 이상 높았다.[76] 달링턴은 예산보다 350% 초과해 최악이었지만 이 사업은 진행 중 중단돼 고금리 기간 중 추가 이자 부담이 발생했는데, 이는 다시 되풀이될 것으로 예상되지 않았던 특수한 상황이다.

1980년대 들어 피커링 A호기의 압력관은 수소취약으로 인한 예기치 못한 열화로 설계수명을 앞두고 교체됐다. 광범위한 점검과 정비가 후발 원자로에서 이러한 문제를 피했다.

피커링, 브루스, 달링턴 등에서 후세대의 운영실적 회복에 주력하기 위해 1999년 피커링 A와 브루스 A호기가 모두 폐쇄됐다. OPG는 피커링 A 원자로를 재가동하기 전에 제한된 개보수 프로그램을 수행했다. 부적절한 프로젝트 범위 개발을 바탕으로 한 원래의 비용 및 시간 추정치는 실제 시간과 비용을 크게 밑돌았으며, 상업적인 이유로 피커링 2호기와 3호기를 재가동하지 않기로 결정했다.

브루스에서 이런 오버런이 반복되었고 3, 4부대는 예산을 90% 초과했다.[76] 비슷한 오버런이 포인트 레프라우에서도 발생했으며 [77]젠틸리-2 공장은 2012년 12월 28일 가동 중단됐다.[78]

예상 자본 비용과 낮은 연료 및 서비스 내 유지 보수 비용에 기초하여, 1994년 CANDU에서 공급된 전력은 5센트/kWh를 훨씬 밑돌 것으로 예측되었다.[79]

1999년 온타리오 하이드로는 해체되어 발전 설비가 온타리오 발전(OPG)으로 다시 형성되었다. 민간 투자자에게 후계 기업을 더 매력적으로 만들기 위해 온타리오 전기금융공사의 지배하에 '확장 채무' 194억 달러를 뒀다. 이 부채는 모든 전력에 대한 0.7센트/kWh의 관세, 모든 운용사가 지불하는 모든 소득세, OPG와 하이드로원이 지불하는 모든 배당금 등 다양한 출처를 통해 천천히 지불된다.

달링턴 역시 중년의 디자인에 도달하고 있기 때문에, 현재[when?] 몇 개의 유닛의 대규모 재구축을 고려 중에 있다. 예산은 현재 85억 달러에서 140억 달러 사이로 추정되며 전력 생산량은 6~8센트/kWh이다.

달링턴 1, 3, 4호기는 연평균 85%의 가동률을 보였고, 2호기는 78%[80]의 가동률을 보이며 피커링과 브루스의 리퍼브 유닛은 59~69%[81]의 가동률을 보이고 있다. 여기에는 리투브 및 리퍼브 작업을 위해 유닛이 폐쇄되는 동안 몇 년의 기간이 포함된다. 브루스 A 3호기와 4호기는 2009년 Vacuum Building이 큰 정전이 있었던 해의 용량 요인은 각각 80.5%, 76.7%로 나타났다.[82]

능동형 CANDU 원자로

오늘날 전 세계에는 31개의 CANDU 원자로가 사용되고 있으며, 인도에는 CANDU 설계로 개발된 13개의 "CANDU-deivatory"가 있다. 1974년 인도가 핵폭탄을 터뜨린 뒤 캐나다는 인도와의 핵거래를 중단했다. 그 분류는 다음과 같다.

참고 항목

참조

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외부 링크