제4세대 원자로

Generation IV reactor

제4세대 원자로(Gen IV)는 제4세대 국제 [1]포럼이 상업적 적용을 위해 현재 연구 중인 일련의 원자로 설계이다.그들은 향상된 안전, 지속 가능성, 효율성 및 비용을 포함한 다양한 목표에 의해 동기부여를 받고 있습니다.

가장 발전된 4세대 원자로 설계인 나트륨 고속 원자로는 러시아에서 운영 중인 2개의 상업용 원자로뿐만 아니라 많은 시연 시설이 운영되면서 수년간 가장 많은 자금을 지원받았다.그 중 하나는 [2]1981년부터 상업적으로 운영되고 있다.설계의 주요 4세대 측면은 원자로를 위한 지속 가능한 폐연료 사이클 개발과 관련이 있다.덜 개발된 기술인 용융염 원자로는 잠재적으로 6가지 [3][4]모델 중 가장 큰 고유 안전성을 가진 것으로 간주된다.

초고온 원자로 설계는 훨씬 더 높은 온도에서 작동합니다.이를 통해 수소 생산 및 탄소 중립 [1]연료의 합성을 위해 고온 전기 분해 또는 황-요오드 사이클이 가능합니다.

최초의 상업용 발전소는 [5]2040-2050년 [4]이전에는 예상되지 않지만, 세계원자력협회는 2030년 이전에 상업용 발전소에 진입할 수 있다고 제안한다.2021년 12월[6] 시다오만 원자력 발전소의 2기의 고온 가스 냉각 원자로가 그리드에 접속된 것은 후자의 예측을 시사한다.

현재 전 세계에서 가동 중인 원자로의 대부분은 2세대 원자로 시스템으로 간주되고 있으며, 1세대 시스템의 대부분은 얼마 전에 퇴역했으며 2021년 현재 가동 중인 3세대 원자로는 소수이다.V세대 원자로는 순수하게 이론적이고 따라서 단기적으로 아직 실현 가능하다고 간주되지 않아 제한된 R&D 자금 지원을 초래하는 원자로를 말한다.

제 4 세대 국제 포럼

그 4세대 원자력 시스템 국제 포럼(GIF)2000년 1월 사무소 원자력 에너지의 미국 에너지부의(DOE는)[7]의 "조합 국제 노력, 그리고 그들indust할 수 있도록 하는 데 이 연구 제4세대 핵 시스템의 실현 가능성과 성능을 확인하기 위해 필요한 개발을 도모로 시작되었다.리아스2030년까지 도입할 수 있습니다.그것은 [8]2001년에 정식으로 설립되었습니다.

2021년 현재 IV세대 국제포럼(GIF)의 활동 멤버는 다음과 같다.호주, 캐나다, 중국, 유럽원자력공동체(유라톰), 프랑스, 일본, 러시아, 남아프리카공화국, 한국, 스위스, 영국 및 미국.활동하지 않는 회원국은 아르헨티나와 [9]브라질이다.스위스는 2002년, 유라톰은 2003년, 중국과 러시아는 2006년[10], 호주는 2016년 이 포럼에 참가했다.나머지 국가들은 창립 [9]멤버였다.

브뤼셀에서 열린 제36회 GIF 미팅은 2013년 [11][12]11월에 개최되었습니다.각 포럼 회원국의 원자로 설계와 활동에 대한 간략한 개요를 이용할 [13]수 있게 되었다.향후 10년간의 연구개발 목표를 상술한 기술 로드맵의 갱신판이 2014년 [14]1월에 발행되었습니다.

제 4 세대 시스템 스케줄

GIF 포럼은 6개 시스템 각각에 대해 다른 일정을 도입했습니다.연구 및 개발은 3가지 단계로 나뉩니다.

  • 실행 가능성:관련 조건 하에서 기본 개념을 테스트하고 모든 "잠재적인 기술적 쇼스토퍼"를 식별하여 해결한다.
  • 퍼포먼스:프로토타입 조건 하에서 "엔지니어링 스케일 프로세스, 현상 및 재료 능력"을 검증하고 최적화한다.
  • 데모:상세설계를 완료하고 라이선스를 부여하고 시제품 또는 데모시스템의 구축과 운용을 실시합니다.[14]

2000년, GIF는 "각 시스템의 성능 단계가 완료된 후, [15]시연 시스템의 세부 설계 및 구축에 최소 6년 및 몇 십억 달러가 필요할 것"이라고 명시했다.2013년 로드맵 업데이트에서는 성과 및 시연 단계가 이후 날짜로 상당히 변경되었지만 상용화 단계에 대한 목표는 [14]설정되지 않았습니다.GIF에 의하면, 「4세대 [16]상용 시스템의 도입까지는, 적어도 20~30년은 걸릴 것이다」라고 한다.

원자로 타입

많은 원자로 유형이 초기에 검토되었지만, 가장 유망한 기술과 4세대 [5]이니셔티브의 목표를 충족할 가능성이 가장 높은 기술에 초점을 맞추기 위해 목록을 축소했다.명목상 3개의 시스템이 열원자로이고 4개는 고속로이다.VHTR(Very High Temperature Reactor)은 수소 생산에 고품질의 프로세스 열을 제공할 수 있는 장치로서도 연구되고 있습니다.고속 원자로는 폐기물을 더 줄이기 위해 악티니드를 태울 수 있는 가능성을 제공하며, 그들이 소비하는 것보다 더 많은 연료를 "증식"할 수 있다.이러한 시스템은 지속 가능성, 안전 및 신뢰성, 경제성, 확산 방지(관점에 따라 다름) 및 물리적 보호에서 상당한 발전을 제공합니다.

열원자로

열원자로는 느린 중성자 또는 열 중성자를 사용하는 원자로이다.중성자 감속제는 핵분열로 방출되는 중성자를 감속시켜 연료에 포착될 가능성을 높이기 위해 사용된다.

고온기체냉각로(HTGR)

중국 정부는 HTR-10의 후속 [17]기종으로 2012년 HTR-PM 200MW급 고온 조약돌 바닥 원자로 시공을 시작했다.

초고온 원자로(VHTR)

초고온 원자로

초고온 원자로(VHTR) 개념은 헬륨 또는 용융 소금을 냉각제로 사용하는 우라늄 연료 사이클이 1회인 흑연 감속 노심을 사용합니다.이 원자로 설계는 출구 온도를 1,000°C로 상정하고 있다.원자로 노심은 프리즘 블록 또는 조약돌 바닥 원자로 설계일 수 있다.고온으로 인해 열화학적 황-요오드 사이클 프로세스를 통한 프로세스 열이나 수소 생산과 같은 응용이 가능합니다.

첫 번째 VHTR인 남아프리카 조약돌 바닥 모듈식 원자로(PBMR) 건설 계획은 2010년 [18]2월에 정부 자금을 잃었다.비용 증가와 예상치 못한 기술적 문제에 대한 우려는 잠재적 투자자와 고객을 위축시켰다.

2012년 차세대 원전 경쟁의 일환으로 아이다호 국립연구소는 2021년까지 [19]시제품으로 아레바의 프리즘 블록 안타레스 원자로와 유사한 설계를 승인했다.

2016년 1월, X-에너지는 미국 에너지부로부터 원자로 [20][21][22]개발 요소를 발전시키기 위한 5년 5천300만 달러의 파트너십을 획득했다.Xe-100은 200MWt 및 약 76MWe를 생성하는 PBMR입니다.표준 Xe-100 4팩 플랜트는 약 300MWe의 전력을 생산하며, 최소 13에이커에 이를 수 있습니다.Xe-100의 모든 컴포넌트는 도로 수송이 가능하며 건설이 아닌 건설 [citation needed]현장에 설치될 예정입니다.

용융염 원자로(MSR)

용융염 원자로(MSR)
주요 기사:용융염 원자로
참고 항목: 액체 플루오르화 토륨 반응기

용융염[23] 원자로는 1차 냉각제 또는 연료 자체가 용융염 혼합물인 원자로의 일종이다.이러한 유형의 원자로에 대해 많은 설계가 제시되어 왔고 몇몇 프로토타입이 제작되었다.

MSR의 원리는 열, 발열 및 고속 원자로에 사용할 수 있다.2005년 이후, 초점은 고속 스펙트럼 MSR(MSFR)[24]로 이동해 왔습니다.

현재의 개념 설계에는 열 스펙트럼 원자로(예: IMSR)와 고속 스펙트럼 원자로(예: MCSFR)가 포함된다.

초기 열 스펙트럼 개념과 많은 현재 개념은 핵 연료, 아마도 용융 플루오르화염에 용해된 사불화 우라늄(UF4) 또는 사불화 토륨(ThF4)에 의존한다.유체는 흑연이 감속재 역할을 하는 코어로 흘러들어 임계치에 도달합니다.현재의 많은 개념은 저압, 고온 냉각을 제공하는 용융 염분과 함께 흑연 매트릭스로 분산된 연료에 의존합니다.이러한 제4세대 MSR 개념은 열 중성자보다 연료 [25]내 핵분열 이벤트를 더 빠르게 일으킬 수 있는 중성자의 평균 속도 때문에 열 원자로보다 더 정확하게 열 원자로라고 불린다.

고속 스펙트럼 MSR 개념 설계(예: MCSFR)는 흑연 감속재를 제거한다.그들은 충분한 양의 소금과 충분한 핵분열성 물질을 보유함으로써 임계치를 달성한다.스펙트럼이 빠르기 때문에 연료를 훨씬 더 많이 소비할 수 있고 수명이 짧은 폐기물만 남길 수 있다.

추진 중인 대부분의 MSR 설계는 주로 1960년대 용융염 원자로 실험(MSRE)에서 파생된 것이지만, 용융염 기술의 변종에는 개념적인 이중 유체 원자로가 포함된다. 이중 유체 원자로는 납을 냉각 매체로 설계하고 있지만 용융염 연료는 일반적으로 금속 염화물과 같은 연료로 설계되고 있다.플루토늄(III) 염화물, 더 큰 "핵폐기물" 밀폐 연료 사이클 능력을 지원합니다.MSRE와 실질적으로 다른 다른 주목할 만한 접근법으로는 MOLTEX가 추진하는 안정염 원자로(SSR) 개념이 있다. 이 개념은 원자력 산업에서 이미 잘 확립된 수백 개의 공통 고체 연료봉에 용융염을 포함하고 있다.후자의 영국 설계는 2015년 [26][27]영국의 컨설팅 회사인 Energy Process Development에 의해 소형 모듈형 원자로 개발에 가장 경쟁력 있는 것으로 밝혀졌다.

개발 중인 또 다른 설계는 미국의 원자력 및 과학 회사인 테라파워가 제안한 염화 용융 고속 원자로이다.이 원자로 개념은 액체 천연 우라늄과 용융 염화물 냉각수를 원자로 노심 내에서 함께 혼합하여 [28]대기압을 유지하면서 매우 높은 온도에 도달한다.

MSR의 또 다른 주목할 만한 특징은 열 스펙트럼 핵폐기물 연소기의 가능성이다.일반적으로 고속 스펙트럼 원자로만이 사용후 핵 비축량의 활용 또는 저감에 대해 실행 가능한 것으로 간주되어 왔다.열 폐기물 연소는 사용후 핵연료에 포함된 우라늄의 일부를 토륨으로 대체함으로써 이루어졌다.초우라늄 원소(예: 플루토늄과 아메리슘)의 순생산률은 소비율 이하로 감소하므로 핵 확산 우려와 고속 원자로와 관련된 기타 기술적 문제 없이 핵 저장 문제의 크기를 줄일 수 있다.

초임계 수냉식 원자로(SCWR)

초임계 수냉식 원자로(SCWR)
주요 기사:초임계 수형 원자로

초임계수형 원자로(SCWR)[23]는 연료 내 핵분열 이벤트를 열 중성자보다 더 빠르게 일으키는 중성자의 평균 속도로 인해 열 원자로보다 정확하게 열 원자로라고 불린다.작동 유체로 초임계수를 사용합니다.SCWR은 기본적으로 높은 압력과 온도에서 직접 한 번의 열 교환 사이클로 작동하는 경수로(LWR)이다.가장 일반적으로 상상한 바와 같이, 그것은 비등수형 원자로(BWR)와 같이 직접 순환으로 작동하지만, 작동 유체로 초임계수(임계 질량과 혼동되지 않음)를 사용하기 때문에, 초임계 열교환 방식은 1개의 물상만 존재하게 되며, 이는 가압수형 원자로(PWR)와 더 유사하다.)는 현재의 PWR 및 BWR보다 훨씬 높은 온도에서 동작할 수 있습니다.

초임계 수냉식 원자로(SCWR)는 높은 열효율(즉, 현재 LWR의 약 33% 효율 대비 약 45%)과 상당한 발전소 단순화 때문에 발전된 원자력 시스템을 약속하고 있다.

SCWR의 주요 임무는 저비용 전력 생산이다.세계에서 가장 일반적으로 배치되는 발전용 원자로인 LWR과 과열 화석 연료 연소 보일러 등 두 가지 검증된 기술을 기반으로 구축되었으며, 이들 중 다수는 전 세계적으로 사용되고 있다.SCWR의 개념은 13개국 [citation needed]32개 기관에 의해 조사되고 있습니다.

SCWR은 수력 원자로이기 때문에 BWR과 LWR의 증기 폭발 및 방사능 증기 방출 위험뿐만 아니라 매우 비싼 중압 용기, 파이프, 밸브 및 펌프의 필요성을 공유한다.이러한 공통의 문제는 고온에서의 동작으로 인해 SCWR의 경우 본질적으로 더 심각합니다.

개발 중인 SCWR 설계는 VVER-1700/393(VVER-SCWR 또는 VVER-SKD)으로 이중 주입 노심과 0.[29]95의 증식 비율을 가진 러시아의 초임계 수냉식 원자로이다.

고속로

고속 원자로는 핵분열로 방출되는 고속 중성자를 감속 없이 직접 사용한다.열중성자 원자로와 달리 고속 중성자 원자로는 모든 액티니드(actinide)를 "연소" 또는 핵분열하도록 구성될 수 있으며, 따라서 현재 열중성자 경수로 전 세계에서 생산되는 사용후핵연료에서 액티니드 분율을 대폭 감소시켜 핵연료 주기를 종료한다.또는 다르게 구성할 경우 소비하는 액티니드 연료보다 더 많은 액티니드 연료를 생산할 수 있습니다.

가스 냉각 고속 원자로(GFR)

가스 냉각 고속 원자로(GFR)
주요 기사: 가스 냉각 고속 원자로

가스 냉각 고속 원자로(GFR)[23] 시스템은 고속 중성자 스펙트럼과 폐쇄 연료 사이클을 특징으로 하여 비옥한 우라늄의 효율적인 전환과 악티니드의 관리를 가능하게 한다.원자로는 헬륨으로 냉각되며 850°C의 출구온도로 초고온 원자로(VHTR)를 보다 지속 가능한 연료 사이클로 발전시킨다.높은 열효율을 위해 직접 브레이튼 사이클 가스터빈을 사용할 것이다.복합 세라믹 연료, 고급 연료 입자 또는 악티니드 화합물의 세라믹 클래드 요소 등 다양한 형태의 연료는 매우 높은 온도에서 작동할 수 있고 핵분열 생성물의 우수한 유지를 보장하기 위해 고려되고 있다.노심 구성은 핀 또는 플레이트 기반 연료 집합체 또는 프리즘 블록을 기반으로 검토되고 있습니다.

European Sustainable Nuclear Industrial Initiative는 3개의 IV세대 원자로 시스템에 자금을 지원했으며, 그 중 하나는 Allegro,[30] 100 MW(t)라고 불리는 가스 냉각 고속 원자로로 중앙 또는 동유럽 국가에 건설될 계획이었다.중앙 유럽 Visegrad 그룹은 [31]이 기술을 추구하는 데 전념하고 있습니다.2013년 독일, 영국 및 프랑스 연구소는 GoFastR로 [32]알려진 산업 규모 설계에 대한 3년간의 협업 연구를 마쳤습니다.그들은 지속 가능한 [33]VHTR을 만드는 것을 목표로 EU의 제7차 FWP 프레임워크 프로그램에 의해 자금을 지원받았다.

나트륨 냉각 고속 원자로(SFR)

풀 설계 Sodium-Cooled Fast Reactor(SFR)
주요 기사:나트륨 냉각 고속 원자로
다음 항목도 참조하십시오.실험 증식기 II, S-PRISM, 도시바 4S 및 CFR-600

가장 큰 상업용 나트륨 냉각 고속 원자로인 BN-600과 BN-800은 모두 러시아에 있다.지금까지 가동된 것 중 가장 큰 것은 슈퍼페닉스 원자로로, 프랑스에서 수년간 성공적으로 가동된 후 1996년에 해체되었다.인도에서는 1985년 10월 고속 증식기 시험로(FBTR)가 임계치에 도달했다.2002년 9월 FBTR의 연료 연소 효율은 처음으로 미터톤당 10만 메가와트(MWd/MTU)에 도달했다.이것은 인도 증식로 기술에서 중요한 이정표로 여겨진다.고속 증식로 프로토타입인 FBTR의 운영 경험을 바탕으로 500 MWe 나트륨 냉각 고속 원자로는 INR 5,677 크로어(약 9억 달러)의 비용으로 건설되고 있습니다.수많은 지연이 있은 후, 정부는 2020년 3월에 원자로가 2021년 [34]12월에만 가동될 수 있다고 보고했다.PFBR에는 각각 600 MWe의 상업용 고속 증식로(CFBR)가 6개 추가될 예정이다.

제4세대[23] SFR은 나트륨 냉각 FBR에 대한 기존 프로젝트인 산화물 연료 고속 증식로와 금속 연료 일체형 고속 원자로 두 개를 기반으로 하는 프로젝트이다.

목표는 플루토늄을 번식시켜 우라늄 사용의 효율성을 높이고 초우라늄 동위원소가 그 장소를 떠나지 않도록 하는 것이다.원자로 설계는 고속 중성자 위에서 작동하는 감속되지 않은 노심을 사용하며, 초우라늄 동위원소를 소비할 수 있도록 설계된다(그리고 경우에 따라서는 연료로 사용된다).폐기 사이클에서 긴 반감기 트랜스우라닉을 제거하는 이점 외에도, SFR 연료는 원자로가 과열되면 팽창하여 연쇄 반응이 자동으로 느려집니다.이렇게 하면 수동적으로 [35]안전합니다.

한 SFR 원자로 개념은 액체 나트륨에 의해 냉각되고 우라늄과 플루토늄의 금속 합금 또는 경수로의 "핵폐기물"인 사용후 핵연료에 의해 연료화된다.SFR 연료는 연료 어셈블리를 구성하는 클래드 요소 사이의 공간에 액체 나트륨이 채워진 강철 클래드에 포함되어 있습니다.SFR의 설계상의 과제 중 하나는 나트륨이 물에 닿으면 폭발적으로 반응하는 취급의 위험성입니다.그러나 냉각수 대신 액체 금속을 사용하면 시스템이 대기압에서 작동하여 누출 위험을 줄일 수 있습니다.

파이로프로세싱 기술의 애니메이션인 1990년대 통합 고속 원자로 개념(컬러)에서 제안된 지속 가능한 연료 사이클도 이용할 [36]수 있다.
IFR 개념(흑백과 선명한 텍스트)

유럽지속가능핵산업구상(European Sustainable Nuclear Industrial Initiative)은 3개의 4세대 원자로 시스템에 자금을 지원했는데, 그 중 하나는 아스트리드(ASTRID)[37]라고 불리는 나트륨 냉각 고속 원자로였다.아스트리드 프로젝트는 2019년 [38]8월에 취소되었다.

400 MWe Fast Flux Test Facility는 워싱턴 주 핸포드 현장에서 10년 동안 성공적으로 운영되었으며, Gen IV SFR의 수많은 시제품이 전 세계에 존재합니다.

20 MWe EBR II는 아이다호 국립 연구소에서 1994년에 폐쇄될 때까지 30년 이상 성공적으로 작동했습니다.

GE Hitachi의 PRISM 원자로는 1984년부터 1994년 사이에 Argonne National Laboratory에 의해 개발된 통합 고속 원자로(IFR)를 위해 개발된 기술의 현대화되고 상업화된 구현입니다.PRISM의 주된 목적은 새로운 연료를 생산하는 것이 아니라 다른 원자로에서 나오는 사용후 핵연료를 연소시키는 것이다.사용후 핵연료/폐기물을 매립하는 대안으로 제시된 이 설계는 주로 부산물로 전기를 발생시키면서 사용후 핵연료에 존재하는 핵분열성 원소의 반감기를 감소시킨다.

납 냉각 고속 원자로(LFR)

납 냉각 고속 원자로
주요 기사: 납 냉각 고속 원자로
관련 항목: MIRRHA

납 냉각식 고속[23] 원자로는 연료 사이클이 닫힌 고속 중성자 스펙트럼 리드 또는 납/비스무트 공정(LBE) 액상 금속 냉각식 원자로를 특징으로 한다.50~150 MW의 매우 긴 급유 간격을 특징으로 하는 "배터리", 300~400 MW의 모듈러 시스템, 1,200 MW의 대규모 일체형 플랜트 옵션 등 다양한 플랜트 등급이 있습니다(배터리라는 용어는 전기화학적 에너지 콘을 위한 어떠한 준비도 아닌 긴 수명의 공장에서 제조된 코어를 말합니다).버전)을 참조해 주세요.연료는 비옥한 우라늄과 트랜스우라닉스를 함유한 금속 또는 질화물 기반 연료입니다.원자로는 원자로 출구 냉각수 온도가 550 °C인 자연 대류에 의해 냉각되며, 고급 재료의 경우 최대 800 °C에 이를 수 있다.온도가 높으면 열화학적 과정을 통해 수소를 생산할 수 있다.

유럽지속가능핵산업구상(European Sustainable Nuclear Industrial Initiative)은 3개의 4세대 원자로 시스템에 자금을 지원하고 있으며, 그 중 하나는 MIRRHA, 100 MW(t)라고 불리는 가속기 구동식 아임계 원자로이다. 이 원자로는 2036년까지 벨기에에 건설될 예정이다.Myrha의 전력 절약 모델인 Guinvere는 2009년 [30]3월에 Mol에서 시작되었습니다.2012년에 연구팀은 Ginebere가 [39]작동 중이라고 보고했습니다.

개발 중인 다른 두 개의 납 냉각 고속 원자로는 러시아의 OKB Gidropress가 설계한 모듈러형 100 MWe 납-비스무트 고속 중성자 원자로 개념인 SVBR-100과 300 MWe(납 냉각 고속 원자로)이다. SVBR-100 이후 개발될 BREST-OD-300(납 냉각 고속 원자로) 300 MWe는 SVBR-100을 대체하게 될 것이다.나트륨 냉각 BN-600 원자로 설계를 통해 증식 [29]저항성을 높인 것으로 알려져 있습니다.2020년 5월에 착공.[40]

장점과 단점

GEN IV 포럼은 원자력 사고가 발생할 수 있다는 패러다임에서 '사고 배제' 원칙으로 '마스터'해야 한다.이들은 4세대 시스템에서 능동형 및 수동형 원자력 안전시스템의 조합이 적어도 3세대 시스템의 조합만큼 효과적일 것이며, 가장 심각한 사고는 내재적인 [41]안전성이 있기 때문에 물리적으로 불가능하게 만들 것이라고 주장한다.

현재 원자력발전소 기술과 관련하여, 제4세대 원자로에 대해 주장하는 편익은 다음과 같다.

  • 수천년이 아니라[42] 몇 세기 동안 방사능을 유지하는 핵폐기물
  • 동일한 양의 핵연료에서[43] 100~300배 더 많은 에너지 수율
  • 광범위한 연료, 심지어 캡슐화되지 않은 원료 연료(비페블 MSR, LFTR).
  • 일부 원자로에서는 전력 생산 시 기존 핵폐기물을 소비할 수 있는 능력, 즉 닫힌 핵연료 사이클이다.이것은 원자력을 재생 에너지로 간주해야 한다는 주장을 강화한다.
  • (설계에 따라) 가압운전의 회피, 자동 수동(무전력, 무지휘) 원자로 정지, 수냉의 회피 및 관련 물 손실(누출 또는 비등), 수소 생성/폭발 및 냉각수 오염 등의 운전 안전 기능 개선.

모든 저탄소 전력원과 마찬가지로 건설 과정에서 탄소 중립이 아닌 에너지원2(화석 연료 등)이나 CO 배출 시멘트를 사용할 경우 채굴 및 건설 단계에서 CO 배출이2 발생할2 수 있다.2012년 예일 대학교 리뷰는 원자력 발전의 CO 라이프 사이클 평가(LCA) 배출량을 분석하는2 산업 생태 저널에 게재되었다. "집합 LCA 문헌은 원자력 발전의 라이프 사이클 GHG(온실 가스) 배출량이 전통적인 화석 소스의 일부에 불과하고 재생 가능 기술에 필적한다는 것을 보여준다.올로지.이 논문은 주로 2세대 원자로의 데이터를 다루었으며, 건설 중인 3세대 원자로의 2050년까지 CO 배출량을2 분석하지 않았지만, 고속 증식로(FBRs)에 대해 다음과 같이 기술했다. "이 잠재적 미래 기술을 평가하는 제한된 문헌은 중간 수명 주기 GHG 배출량을 보고한다...LWR[2세대 경수로]와 비슷하거나 그보다 낮으며 우라늄 [44]광석을 거의 또는 전혀 소비하지 않는다고 주장한다."

나트륨 냉각 고속 원자로의 특정 위험은 냉각수로 금속 나트륨을 사용하는 것과 관련이 있다.균열이 생기면 나트륨이 물과 폭발적으로 반응한다.나트륨 산화를 방지하기 위해 가장 저렴한 귀가스 아르곤을 사용하므로 고정 균열도 위험할 수 있습니다.아르곤은 헬륨과 마찬가지로 공기 중의 산소를 대체할 수 있고 저산소증을 일으킬 수 있기 때문에 근로자들은 이러한 추가적인 위험에 노출될 수 있습니다.이것은,[45] 일본 쓰루가시의 루프형 고속 증식로 몬주에서의 사건으로부터 증명된 것과 같은 관련의 문제입니다.납염 또는 용융염을 사용하면 냉각수의 반응성이 떨어지고 누출 시 높은 동결 온도와 저압을 허용하여 이 문제를 완화합니다.나트륨에 비해 납의 단점은 훨씬 높은 점, 훨씬 높은 밀도, 낮은 열 용량, 그리고 더 많은 방사성 중성자 활성화 산물이다.

많은 경우, 이미 다수의 개념 실증 설계 경험이 축적되어 있습니다.예를 들어 포트 성(Fort St)의 원자로를 예로 들 수 있습니다. Vrain Generating Station과 HTR-10은 제안된 제4세대 VHTR 설계와 유사하며 풀 타입 EBR-II, 페닉스, BN-600 및 BN-800 원자로는 제안된 제4세대 나트륨 냉각 고속 원자로 설계와 유사하다.

원자력 기술자인 데이비드 록바움은 원자로 운영자들이 새로운 설계에 대한 경험이 적기 때문에 처음에는 안전 위험이 더 커질 수 있다고 경고한다. "새로운 원자로와 사고의 문제는 두 가지다: 시뮬레이션에서 계획을 세울 수 없는 시나리오가 발생하고, 인간은 실수를 한다."[46]미국의 한 연구소의 소장이 말했듯이, "새로운 원자로의 제작, 건설, 운영, 그리고 유지보수는 급격한 학습 곡선에 직면하게 될 것이다: 진보된 기술은 사고와 실수의 위험을 높일 것이다.테크놀로지는 증명될 수 있지만,[46] 사람들은 증명되지 않았습니다.

설계표

IV[47] 발전용 원자로 설계 요약
시스템. 중성자 스펙트럼 냉각수 온도(°C) 연료 사이클 크기(MW) 개발자의 예
VHTR 온도 헬륨 900–1000 열다. 250–300 JEA(HTTR), 칭화대학(HTR-10), 칭화대학 및 중국원자력공사([48]HTR-PM), X-에너지[49]
SFR 빠른 나트륨 550 닫힘 30–150, 300–1500, 1000–2000 테라파워(TWR), 도시바(4S), GE 히타치 원자력(PRISM), OKBM 아프리칸토프(BN-1200), 중국 원자력공사(CNNC)(CFR-600),[50] 인디라 간디 원자력연구센터(시제품형 고속로)
SCWR 열 또는 고속 물. 510–625 열림 또는 닫힘 300–700, 1000–1500
GFR 빠른 헬륨 850 닫힘 1200 에너지 승수 모듈
LFR 빠른 이끌다 480–800 닫힘 20–180, 300–1200, 600–1000 Rosatom (BREST-OD-300)
MSR 고속 또는 온도 플루오르화염 또는 염화염 700–800 닫힘 250-1000 Seaborg Technologies, TerraPower, Elysium Industries, Moltex Energy, Flibe Energy(LFTR), Transatomic Power, Torium Tech Solution(FUJI MSR), Terrestraface Energy(IMSR), Southernet Company,[49] ThorConCon
DFR 빠른 이끌다 1000 닫힘 500–1500 고체 핵물리학[51] 연구소

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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외부 링크