페블베드 원자로

Pebble-bed reactor

조약돌형 원자로(PBR)는 흑연 감속 기체 냉각 원자로를 위한 설계다. 4세대 이니셔티브의 6종 원자로 중 하나인 초고온 원자로(VHTR)의 일종이다.

조약돌로 된 원자로의 스케치.
원자로용 흑연 자갈

조약돌 기반 원자로의 기본 설계는 조약돌이라고 불리는 구형 연료 원소를 특징으로 한다. 이 테니스 공 크기의 조약돌(지름 약 6.7cm 또는 2.6cm)은 열화 흑연(감속재 역할을 하는 것)으로 만들어졌으며, TRISO 입자라 불리는 수천 개의 미세 연료 입자가 들어 있다. 이러한 TRISO 연료 입자는 구조 건전성과 핵분열 제품 격납을 위해 실리콘 카바이드의 세라믹 레이어 코팅으로 둘러싸인 핵분열 물질(U 등)으로 구성된다. PBR에서는 수천 개의 조약돌이 원자로 노심을 만들기 위해 축적되고, 헬륨, 질소 또는 이산화탄소와 같은 기체에 의해 냉각되며, 연료 원소와 화학적으로 반응하지 않는다. 다른 냉각제인 FLiBe(불화수소, 리튬, 베릴륨 소금)[1]도 조약돌 연료로 구현하는 것이 제안되었다.[citation needed]

이러한 유형의 원자로의 일부 예는 수동적으로 안전하다고 주장된다. [2]즉, 중복되고 능동적인 안전시스템의 필요성을 제거한다.

원자로는 고온을 다루도록 설계되어 있기 때문에 자연순환에 의해 냉각될 수 있고 사고 시나리오에서도 생존할 수 있어 원자로의 온도를 1,600 °C(2,910 °F)까지 상승시킬 수 있다. 설계상 고온은 기존 원전보다 높은 열효율(최대 50%)을 허용하고, 가스가 오염물질을 녹이지 않거나 중성자를 물처럼 흡수하지 않아 노심이 방사능 유체의 방해를 덜 받는 부가적 특징을 갖고 있다.

이 개념은 1940년대 패링턴 대니얼스가 처음 제안한 것으로, 2차 세계대전에서 영국 사막부대에 의해 벵가지 버너의 혁신적인 디자인에서 영감을 얻었다고 하지만, 1960년대까지 독일 AVR 원자로에서는 루돌프 슐텐에 의해 상업적 개발이 이루어지지 않았다.[3] 이 시스템은 문제로 골머리를 앓았고 기술을 포기하라는 정치적, 경제적 결정이 내려졌다.[4] AVR 설계는 PBMR로 남아프리카공화국에, 중국은 HTR-10으로 각각 허가받았는데, 현재 운용 중인 설계는 후자가 유일하다. 다양한 형태로 MIT, 버클리 캘리포니아 대학교, 제너럴 아토믹스(미국), 네덜란드 회사 로마와 B.V., 아담스 아토믹 엔진, 아이다호 국립 연구소, X 에너지, 카이로스 파워에 의해 다른 디자인들이 개발되고 있다.

페블베드 디자인

자갈침대 발전소는 가스로 냉각된 코어와[5] 복잡성을 획기적으로 줄이면서도 안전성을 높이는 새로운 연료 포장을 결합했다.[6]

우라늄, 토륨 또는 플루토늄 핵연료는 테니스 공 크기보다 조금 작은 구형 조약돌 안에 들어 있는 세라믹(일반적으로 산화제 또는 탄화수소)의 형태로, 1차 중성자 감속재 역할을 하는 화로성 흑연으로 만들어진다. 조약돌 설계는 비교적 간단하며, 각 구체는 핵연료, 핵분열 생산물 장벽, 감속재(기존의 원자로에서는 모두 다른 부분일 것이다.)로 구성된다. 단지 중요한 기하학적 구조 안에 충분한 양의 조약돌을 함께 쌓는 것 만으로도 위중함이 허용될 것이다.

조약돌은 용기에 담겨 있으며, 연료 조약돌 사이의 공간을 통해 (헬륨, 질소 또는 이산화탄소 같은) 불활성 기체가 순환하여 원자로로부터 열을 운반한다. 조약돌의 가연성은 논쟁의 여지가 있지만 원자로 벽이 뚫릴 경우 조약돌의 흑연이 공기 중에 타지 않도록 하기 위해 조약돌의 화재 예방 기능이 필요하다. 이상적으로, 가열된 가스는 터빈을 통해 직접 흐른다. 그러나 1차 냉각재에서 나오는 가스가 원자로 내 중성자에 의해 방사능에 노출되거나 연료 결함으로 인해 전력 생산 장비가 여전히 오염될 수 있는 경우에는 다른 가스를 가열하거나 증기를 발생시키는 열 교환기로 가져올 수 있다. 터빈의 배기가스는 상당히 따뜻하며 건물이나 화학공장을 따뜻하게 하거나 다른 열엔진을 가동하는 데 사용될 수 있다.

기존의 수냉식 원자력 발전소의 비용의 상당 부분은 냉각 시스템의 복잡성 때문이다. 이는 전체 설계의 안전성의 일부로서, 광범위한 안전 시스템과 중복 백업이 필요하다. 수냉식 원자로는 일반적으로 수냉식 원자로에 부착된 냉각 시스템에 의해 왜소화된다. 또 다른 문제는 노심이 중성자로 물을 조사하여 물과 그 안에 용해된 불순물이 방사능이 되게 하고, 1차측 고압 배관이 무감각되어 지속적인 점검과 최종 교체가 필요하다는 것이다.

이와는 대조적으로 조약돌형 원자로는 가스 냉각으로 때로는 저압으로 냉각된다. 조약돌 사이의 공간은 중심부의 "파이핑"을 형성한다. 노심에는 배관이 없고 냉각재에는 수소가 들어 있지 않기 때문에 부서짐은 고장 문제가 아니다. 선호하는 기체인 헬륨은 중성자나 불순물을 쉽게 흡수하지 않는다. 따라서 물에 비해 효율도 좋고 방사능이 될 가능성도 적다.

안전 기능

조약돌형 원자로는 기존 경수로보다 높은 온도에서 가동할 때 이점이 있다. 기술적 이점은 일부 설계가 제어봉이 아닌 온도에 의해 조절된다는 것이다. 원자로는 부분적으로 인출된 제어봉에 의해 야기되는 다양한 중성자 프로파일에서 잘 작동할 필요가 없기 때문에 더 단순할 수 있다.[citation needed]

조약돌형 원자로는 동일한 기본 원자로 설계에서 다른 연료로 만들어진 연료 조약돌을 사용할 수 있다(아마도 동시에 사용할 수는 없을 것이다). 지지자들은 일부 종류의 조약돌 기반 원자로가 토륨, 플루토늄, 천연 비농축 우라늄뿐만 아니라 관례적인 농축 우라늄도 사용할 수 있어야 한다고 주장한다. MOX 연료를 사용하는 조약돌과 원자로를 재처리된 연료봉이나 폐기된 핵무기의 플루토늄과 우라늄을 혼합하는 프로젝트가 진행 중이다.[citation needed]

대부분의 고정된 조약돌 기반 원자로 설계에서 연료 교체는 연속적이다. 연료봉을 교체하기 위해 몇 주 동안 가동을 중단하는 대신, 조약돌은 빈 모양의 원자로에 놓여진다. 조약돌은 몇 년 동안 바닥에서 꼭대기까지 10번 정도 재활용되어 제거될 때마다 시험된다. 그것이 팽창되면 핵폐기물 구역으로 옮겨지고, 새로운 조약돌을 삽입한다.

핵연료가 온도가 증가할 때, 연료 내 원자의 빠른 움직임은 도플러 팽창이라고 알려진 효과를 일으킨다. 그러면 연료는 상대 중성자 속도의 범위를 더 넓게 본다. 원자로 내 우라늄의 대부분을 이루는 우라늄-238은 고온에서 고속 또는 표피 중성자를 흡수할 가능성이 훨씬 높다. 이는 핵분열을 일으킬 수 있는 중성자의 수를 감소시키고 원자로의 출력을 감소시킨다. 따라서 도플러 팽창은 부정적인 피드백을 만들어낸다. 연료 온도가 상승할수록 원자로 출력은 감소한다. 모든 원자로에는 반응도 피드백 메커니즘이 있지만 조약돌형 원자로는 이러한 효과가 매우 강하도록 설계되어 있다. 또한 설계에 내재되어 있으며, 어떠한 종류의 기계나 움직이는 부품에도 의존하지 않는다. 핵분열 속도가 증가하면 온도가 상승하고 도플러 확대가 일어나 핵분열 속도가 감소한다. 이 부정적인 피드백은 반응 프로세스의 수동적인 제어를 만든다.

그 때문에, 그리고 조약돌형 원자로는 더 높은 온도를 위해 설계되었기 때문에, 사고 시나리오에서 원자로는 수동적으로 안전한 전력 수준으로 감소할 것이다. 이는 조약돌형 원자로의 주요 수동적 안전 특징으로, 조약돌형 설계(대부분의 초고온 원자로뿐만 아니라)와 능동적인 안전관리가 필요한 기존의 경수로를 구분한다.

원자로는 불활성, 내화성 가스로 냉각되기 때문에 경수로가 할 수 있는 것처럼 증기 폭발을 일으킬 수 없다. 냉각수는 위상 전환이 없다. 가스로 시작하여 기체로 남아 있다. 마찬가지로 감속재는 고체 탄소인데, 기존 원자로의 경수처럼 냉각제 역할을 하거나 움직이거나 위상 전환(즉, 액체와 가스 간)을 하지 않는다. 자갈의 열에 의해 움직이는 가스의 대류는 자갈이 수동적으로[citation needed] 냉각되도록 한다.

따라서 조약돌형 원자로는 모든 지지 기계에 고장을 일으킬 수 있으며, 원자로가 갈라지거나, 녹거나, 폭발하거나, 위험한 폐기물을 분출하지 않을 것이다. 그것은 단순히 설계한 "유휴" 온도까지 올라가서 그곳에 머문다. 그 상태에서 원자로 용기는 열을 방사하지만 용기와 연료구는 손상되지 않고 온전하게 남아 있다. 기계를 수리하거나 연료를 제거할 수 있다. 이러한 안전 기능은 독일 AVR 원자로를 사용하여 시험(촬영)[7]했다. 제어봉이 모두 제거되고, 냉각수 유량이 중단되었다. 그 후, 연료공을 샘플링하여 손상 여부를 검사했다. 단 한 건도 없었다.

PBR은 의도적으로 흑연의 250°C 어닐링 온도 이상으로 작동하여 위그너 에너지가 축적되지 않도록 한다. 이것은 악명 높은 사고인 윈드스케일 화재에서 발견된 문제를 해결한다. 영국 윈드스케일 부지(PBR이 아님)의 원자로 중 하나가 흑연에 결정 탈구(Wigner energy)로 저장된 에너지의 방출로 인해 화재가 발생했다. 탈구는 흑연을 통한 중성자 통로에 의해 발생한다. 윈드스케일은 축적된 위그너 에너지를 방출하기 위해 정기적으로 어네일링 프로그램을 시행하고 있었지만 원자로를 건설하는 동안 그 효과가 예상되지 않았고, 원자로가 개방 사이클로 일반 공기에 의해 냉각되었기 때문에 공정을 신뢰성 있게 제어할 수 없어 화재로 이어졌다. 영국의 2세대 가스 냉각 원자로인 AGR도 흑연의 어닐링 온도 이상으로 작동한다.

버클리대 교수 리처드 A. 뮬러는 조약돌 기반 원자로를 "모든 면에서 현재의 원자로보다 안전하다"고 말했다.[8]

격납고

대부분의 조약돌 기반 원자로 설계는 방사성 물질과 생물권 사이의 접촉을 방지하기 위해 많은 강화 수준의 원자로를 포함하고 있다.

  1. 대부분의 원자로 시스템은 항공기 추락과 지진에 견딜 수 있도록 설계된 격납건물 안에 둘러싸여 있다.
  2. 원자로 자체는 보통 닫을 수 있는 문이 있고 어떤 수원에서든 채울 수 있는 냉각용 플레넘이 있는 2미터 두께의 방 안에 있다.
  3. 원자로 용기는 보통 밀봉되어 있다.
  4. 각각의 조약돌은 용기 안에 60밀리미터(2.4인치)의 속이 빈 화농 흑연 구이다.
  5. 내화 실리콘 카바이드 포장
  6. 저밀도 다공성 열화탄소, 고밀도 비다공성 열화탄소
  7. 핵분열 연료는 금속 산화물 또는 탄화물의 형태다.

열화 흑연은 이 조약돌의 주요 구조물이다. 대부분의 원자로 설계온도의 2배가 넘는 4000℃에서 승화한다. 그것은 중성자를 매우 효과적으로 느리게 하고, 강하고, 비싸지 않으며, 원자로와 다른 매우 높은 온도 적용에 오랜 역사를 가지고 있다. 예를 들어, 비산물의 재진입 코-콘과 대형 고체 로켓 노즐을 건설하기 위해 불연성 흑연도 강제되지 않은 채 사용된다.[9] 그것의 강도와 경도는 탄소의 비등방성 결정에서 나온다.

열성 탄소는 히드록실 래디컬(예: 물)에 의해 반응이 촉매될 때 공기 중에 연소될 수 있다.[citation needed] 악명 높은 예로는 윈드스케일과 체르노빌에서의 사고들이 있다. 그러나 모든 조약돌형 원자로는 불활성 가스에 의해 냉각되어 화재를 방지한다. 모든 조약돌 디자인에는 또한 봉인뿐만 아니라 화재의 구실을 하는 적어도 한 층의 실리콘 카바이드도 있다.

연료 생산

모든 알맹이는 솔겔로부터 침전된 다음 세척, 건조, 석회화된다. 미국 낟알은 우라늄 카바이드, 독일 낟알은 이산화 우라늄을 사용한다. 독일산 연료연료는 이런 다른 공법 때문에 미국 등가물보다 방사능 가스를 약 3회(1000배) 적게 방출한다.[10][11]

원자로 설계에 대한 비판

가연성 흑연

조약돌형 원자로에 대한 가장 일반적인 비판은 가연성 흑연에 연료를 가두면 위험하다는 것이다. 흑연이 타면, 연료 자재는 화재의 연기로 운반될 수 있다. 흑연을 태우는 데는 산소가 필요하므로 연료 낟알은 실리콘 카바이드 층으로 코팅되고 반응 용기에는 산소가 제거된다. 실리콘 카바이드의 마모와 압축 용도는 강하지만 팽창력과 전단력에 대해서는 강점이 같지 않다. 제논-133과 같은 일부 핵분열 생성물은 탄소의 흡광도가 제한적이며, 일부 연료 커널은 실리콘 카바이드층을 파열시킬 만큼 충분한 가스를 축적할 수 있다.[citation needed] 금이 간 조약돌이라도 산소가 없으면 타지 않지만 연료 조약돌은 몇 달 동안 회전하지 않고 검사하지 않아 취약성의 창이 남을 수 있다.[citation needed]

격납건물

조약돌형 원자로에 대한 일부 설계는 격납건물이 부족하여 잠재적으로 그러한 원자로가 외부 공격에 더욱 취약하게 만들며 폭발 시 방사성 물질이 확산될 수 있다. 그러나 현재 원자로 안전을 강조하는 것은 어떤 새로운 설계도 강력한 철근 콘크리트 격납 구조물을 가질 가능성이 높다는 것을 의미한다.[12] 또한 설계가 일부 수냉식 원자로의 증기 폭발-취약성을 겪지 않기 때문에 폭발은 외부 요인에 의해 발생할 가능성이 가장 높다.[citation needed]

폐기물 처리

연료는 흑연 자갈에 포함되어 있기 때문에 방사성 폐기물의 부피는 훨씬 더 크지만 킬로와트시 당 베크렐로 측정했을 때 거의 동일한 방사능을 함유하고 있다. 그 폐기물은 덜 위험하고 다루기가 더 쉬운 경향이 있다.[citation needed] 현재 미국의 법은 모든 폐기물을 안전하게 억제하도록 요구하고 있으므로 조약돌형 원자로는 기존의 저장 문제를 증가시킬 것이다. 조약돌 생산의 결함도 문제를 일으킬 수 있다. 방사성 폐기물은 일반적으로 깊은 지질 저장소에 안전하게 보관하거나, 다른 유형의 원자로에서 재처리하거나, 또는 아직 고안되지 않은 다른 대안적 방법에 의해 처리되어야 한다. 흑연 자갈은 공사로 인해 재처리가 더 어려운데,[citation needed] 이는 다른 유형의 원자로에서 나오는 연료에 대해서는 사실이 아니다.[citation needed]

1986년 사고

1986년 서독에서는, 원자로 운영자가 피더 튜브에서 조약돌을 분리하려고 할 때 파손된 조약돌에 걸린 사고가 있었다(THTR-300 섹션 참조). 이 사고는 주변 지역에 방사능을 방출했고, 아마도 서독 정부가 연구 프로그램을 중단시킨 한 가지 이유였을 것이다.[citation needed]

2008년 보고서

2008년 독일 AVR 원자로의 안전 측면과 조약돌형 원자로의 일반적인 특징에 관한 보고서가[13][14] 주목을 받았다. 그 주장들은 논쟁 중이다.[15] 논의의 요점은

  • 자갈침대 코어(예: 자갈침대 = 블랙박스[citation needed])에 표준 측정 장비를 배치할 수 없음
  • 금속 핵분열 생성물에 대한 연료 자갈의 보존 능력이 부족하여 냉각 회로가 금속 핵분열 생성물(90
    Sr
    , Cs
    )로 오염됨.     현대적인 연료 요소들조차 스트론튬과 세슘을 충분히 유지하지 못한다.
  • 코어의 부적절한 온도(계산된 값보다 200°C(360°F) 이상)
  • 압력 유지 억제 필요성
  • 조약돌 마찰에 의한 분진 형성과 관련된 미해결 문제(분진은 이동 핵분열 생산물 운반체 역할을 하며, 핵분열 생성물이 연료 입자를 탈출하는 경우)

보고서의 저자인 레이너 무어만은 안전상의 이유로 평균 온도의 헬륨 온도를 800 °C(1,470 °F)로 제한하고 노심 온도의 불확실성(현재 약 200 °C(360 °F)을 뺀다.

조약돌형 원자로는 가스가 오염물질을 녹이지 않거나 중성자를 물처럼 흡수하지 않아 노심이 방사성 유체의 방해를 적게 한다는 점에서 기존 원자로에 비해 장점이 있다. 그러나 위에서 언급한 바와 같이, 조약돌은 핵분열 생성물이 TRISO 입자를 탈출할 경우, 핵분열 생성물을 운반하는 냉각수 루프를 통해 폭발할 수 있는 흑연 미립자를 생성한다.[citation needed]

역사

이런 유형의 원자로에 대한 첫 번째 제안은 1947년 교수로부터 나왔다. 오크 리지(Oak Ridge)의 패링턴 대니얼스 박사도 '페블 베드 원자로'라는 이름을 만들었다.[16] 상품화된 핵연료를 가진 매우 간단하고 매우 안전한 원자로의 개념은 1950년대에 루돌프 슐텐 박사에 의해 개발되었다. 결정적인 돌파구는 연료, 구조, 격납, 중성자 감속재를 작고 강한 구체에 결합하는 아이디어였다. 이 개념은 2,000 °C(3,630 °F)의 높은 온도에서도, 공학적 형태의 실리콘 카바이드와 열화탄소가 상당히 강하다는 것을 깨달음으로써 가능해졌다. 그러면 밀접하게 포장된 구의 자연 기하학은 원자로 노심에 대한 덕트(구 사이의 공간)와 간격을 제공한다. 안전을 간단하게 하기 위해 노심은 경수로의 전력 밀도가 약 1/30 정도로 낮은 전력 밀도를 가지고 있다.[citation needed]

독일.

AVR

주요기사 : AVR 원자로
독일의 AVR.

서독 쥘리히에 있는 쥘리히 연구소에 15 MW의e 실증 원자로인 아르베이트게마이인샤프트 베르슈크레크토르(AVR은 실험용 원자로 컨소시엄을 의미한다)가 건설되었다. 고온의 가스냉각 원자로로 운전경험을 쌓는 것이 목표였다. 그 부대의 첫 번째 중대성은 1966년 8월 26일이었다. 이 시설은 21년 동안 성공적으로 운영되었고, 체르노빌 재해와 운영상의 문제로 1988년 12월 1일 해체되었다. 연료 소자를 제거하는 동안 조약돌-베드 코어 아래의 중성자 반사체가 작동 중에 균열이 생겼다는 것이 명백해졌다. 100여 개의 연료 원소가 그 틈새에 갇혀 있었다. 이 검사 동안 AVR은 전 세계적으로 베타 오염이 가장 심한 (스트론튬-90) 핵 시설이며 이 오염은 먼지로서 최악의 형태로 존재한다는 것도 명백해졌다.[17]

1978년, AVR은 30 미터톤(길이 30톤, 단거리 33톤)의 물/증기 침투 사고로 인해 스트론튬-90과 삼중수소에 의해 토양과 지하수가 오염되었다.[citation needed] 이 사고로 이어진 증기발생기 누수는 아마도 너무 높은 노심온도에 의한 것이었을 것이다(비판 섹션 참조). 2010년 7월 지방자치단체가 이 사고에 대한 재심의를 발표했다.[citation needed]

AVR은 원래 토륨-232에서 우라늄-233을 배양하도록 설계되었다. 토륨-232는 지구 표면이 우라늄-235(천연 우라늄의 약 0.72%를 차지)보다 100배 이상 풍부해 효과적인 토륨 증식기로 평가받고 있다. 그러나, AVR의 연료 설계는 연료를 너무 잘 포함하고 있어서, 변환된 연료를 추출하는 것은 비경제적이었습니다. 즉, 천연 우라늄 동위원소를 단순히 사용하는 것이 더 저렴했다.[citation needed]

AVR은 헬륨 냉각수를 사용했다. 헬륨은 중성자 단면이 낮다. 중성자가 거의 흡수되지 않기 때문에 냉각수는 방사능이 적은 상태로 남아 있다. 실제로 1차 냉각수를 발전 터빈으로 직접 배선하는 것이 실용적이다. 발전소는 1차 냉각수를 사용했지만 AVR은 일반 경수로보다 1/5 이하의 방사선에 인력을 노출한 것으로 알려졌다.[citation needed]

비판 섹션에서 위에서 언급한 국부적인 연료 온도 불안정성은 Cs-137과 Sr-90에 의해 전체 선박의 심각한 오염을 초래했다. 이에 따라 방사성 먼지를 고정하기 위해 원자로 용기에 가벼운 콘크리트를 채웠고, 2012년에는 2100mt(길이 2100t, 단거리 2300t)의 원자로 용기를 중간 저장소로 이동시킬 예정이다. 현재 AVR 선박의 해체 방법은 없지만 향후 60년 동안 일부 절차를 개발, 세기말 선박 해체를 시작할 계획이다. 그동안 AVR 선박을 중간저장고로 이송한 뒤 원자로건물을 해체하고 토양과 지하수를 제염할 계획이다. AVR 해체비용은 지금까지 공사비를 초과하게 된다. 2010년 8월에 독일 정부는 AVR 해체에 대한 새로운 비용 추정치를 발표했지만, 선박 해체를 고려하지 않았다. 현재 6억 € (7억 5천만 달러)가 예상되며 (2006년 추정치보다 2억 € 이상), 이는 AVR이 발생시킨 전력 kWh당 0.4 € (0.55)에 해당한다. 선박 해체의 미해결 문제를 고려할 경우 총 해체 비용이 1 bn € 이상으로 증가하도록 되어 있다. AVR의 건설 비용은 1억 1천 5백만 독일 마르크(1966)로 2010년 가치 1억 8천만 €에 해당한다. AVR 사진에서 보듯이 해체 목적으로 별도의 격납장치를 설치하였다.[citation needed]

토륨고온원자로

주요 기사: THTR-300

AVR의 경험에 따라, 토륨을 연료로 사용하는 전용으로 풀 스케일 발전소(토륨 고온 원자로 또는 300 MW 정격 THTR-300)가 건설되었다. THTR-300은 여러 가지 기술적 어려움을 겪었고, 이러한 독일에서의 정치적 사건들로 인해 불과 4년 간의 운영 끝에 폐쇄되었다. 폐쇄의 원인 중 하나는 체르노빌 참사가 발생한 지 불과 며칠 지나지 않은 1986년 5월 4일, 방사능 재고가 환경에 제한적으로 방출된 사고였다. 이번 사고의 방사능 영향은 미미했지만 PBR 이력과 큰 관련이 있다. 방사성 먼지의 방출은 파이프 속의 조약돌이 막히는 동안 사람의 실수로 인해 일어났다. 가스 유량을 증가시켜 조약돌의 움직임을 다시 시작하려고 하면 먼지가 휘젓게 되는데, PBR에는 항상 존재하는 분진이 있었는데, PBR은 잘못된 개방 밸브로 인해 방사능이 방출되고 여과되지 않은 상태로 환경으로 방출되었다.[citation needed]

방출되는 방사능의 양이 제한됨(0.1 GBq Co, Cs, Pa)에도 불구하고, 조사위원회가 임명되었다. THTR-300 주변의 방사능은 체르노빌에서 25%, THTR-300에서 75%의 방사능이 검출됐다. 이번 경미한 사고 처리로 독일에서 큰 지지를 잃은 독일 자갈밭 공동체의 신뢰가 크게 훼손됐다.[18]

미국에서 설계한 자속형 토륨원자로의 일반개념과는 상반되는 지나치게 복잡한 원자로 설계도 초기 시험 시리즈 중 계획되지 않은 높은 자갈 파괴율과 그로 인한 격납구조물의 오염도 높았다. 조약돌 파편과 흑연가루는 최종 셧다운 후 몇 년 후 연료 제거 중에 발견되었듯이 하단 반사경의 냉각수 채널 일부를 막았다. 단열재 고장은 단열재를 수리할 수 없기 때문에 잦은 원자로 정지가 필요했다. 1988년 9월 열 가스 덕트의 금속성 부품은 예상치 못한 열 가스 전류에 의해 유발된 열 피로 때문일 것이다.[19] 이 실패는 장기간의 검사 중단으로 이어졌다. 1989년 8월, THTR 회사는 거의 파산할 뻔 했으나 정부에 의해 재정적으로 구조되었다. 예상치 못한 THTR 운용의 높은 비용, 그리고 이번 사고 때문에 THTR 원자로에는 더 이상 관심이 없었다. 정부는 1989년 9월 말에 THTR 운영을 종료하기로 결정했다. 이 특정 원자로는 설계 단계에서 강한 비판에도 불구하고 건설되었다. 독일 물리학자들과 국립 연구소 수준의 미국 물리학자들에 의한 그러한 설계 비평의 대부분은 그것이 중단될 때까지 무시되었다. THTR 300 원자로가 직면한 거의 모든 문제는 "지나치게 복잡하다"[citation needed]고 비판한 물리학자들에 의해 예측되었다.

다른 디자인

중국

2004년: 중국은 독일 기술을 허가했고 발전용 조약돌 기반 원자로를 개발했다.[20] 10메가와트 시제품은 HTR-10이라고 불린다. 기존의 헬륨 냉각식 헬륨 터빈 설계다. 중국인들은 100개의 원자로를 2개 보유하고 있는 HTR-PM을 건설했다.MWe 원자로가 2021년에 가동되었다.[21] 2021년 현재 6개 원자로의 후속인 HTR-PM600에는 4개 현장이 검토되고 있다.[21]

남아프리카 공화국

주요기사 : 페블베드 모듈러 원자로

2004년 6월, 남아프리카 공화국의 코에베르크에 정부 소유의 전기 유틸리티인 에스콤에 의해 새로운 PBMR이 건설될 것이라고 발표되었다.[22] Koeberg Alert와 Earthlife Africa와 같은 단체들로부터 PBMR에 대한 반대가 있는데, 그 중 후자는 이 프로젝트의 개발을 중단하라고 에스콤을 고소했다.[23] 2009년 9월 시범 발전소는 무기한 연기되었다.[24] 2010년 2월 남아공 정부는 고객들과 투자자들의 부족으로 인해 PBMR의 자금 지원을 중단했다. PBMR Ltd는 감원 절차를 시작했으며 인원을 75%[25] 감축할 계획이라고 밝혔다.

2010년 9월 17일 남아공 공기업 장관은 PBMR의 폐쇄를 발표했다.[26] PBMR 시험 시설은 해체되어 IP와 자산을 보호하기 위한 "관리 및 유지관리 모드"로 배치될 것으로 보인다.[citation needed]

애덤스 아토믹 엔진

AAE는 2010년 12월에 폐업했다.[27] 그들의 기본 디자인은 우주, 극지, 수중 환경과 같은 극한 환경에 적응할 수 있도록 자급자족했다. 그들의 디자인은 질소 냉각재는 터빈의 급속한 능력 속도를 바꾸기 위해 불가피한 재래식에서는 가스 turbine,[28]고 경우에 터빈의 출력 대신 전기로 변환하지, 터빈을 직접 예를 들어 기계적 장치를 운전할 수 있는 애플리케이션에서 사용할 수 있는 직접적으로 지나다가 p.을 위한 것이었다ro을 돌봅니다배에서 [citation needed]뒹굴다

모든 고온 설계와 마찬가지로, AAE 엔진도 도플러 팽창으로 인해 엔진이 자연적으로 차단되어 냉각수가 손실되거나 냉각수가 흐를 때 엔진 내 연료가 너무 뜨거워지면 열 발생을 멈추기 때문에 본질적으로 안전했을 것이다.[citation needed]

X 에너지

2016년 1월 X-energy는 5년간 5,300만 달러의 미국 에너지부 첨단 원자로 개념 협력 협정 상을 수상하며 원자로 개발 요소를 발전시켰다.[29] Xe-100 원자로는 200 MWt와 약 76 MWe를 발생시킬 것이다. 표준 Xe-100 "포팩" 공장은 약 300 MWe를 생산하며 13 에이커의 적은 면적에 적합할 것이다. Xe-100의 모든 부품은 도로교통이 가능하며, 건설이 아닌 건설현장에 설치돼 공사의 효율화를 도모할 예정이다.[citation needed]

참고 항목

참조

  1. ^ Williams, D.F. (March 24, 2006). "Assessment of Candidate Molten Salt Coolants for the Advanced High Temperature Reactor (AHTR)". Cite 저널은 필요로 한다. journal= (도움말)
  2. ^ Kadak, A.C. (2005). "A future for nuclear energy: pebble bed reactors, Int. J. Critical Infrastructures, Vol. 1, No. 4, pp.330–345" (PDF).
  3. ^ Association of German Engineers (VDI), the Society for Energy Technologies (publ.) (1990). AVR - Experimental High-Temperature Reactor, 21 Years of Successful Operation for A Future Energy Technology. Association of German Engineers (VDI), The Society for Energy Technologies. pp. 9–23. ISBN 3-18-401015-5.
  4. ^ NGNP 포인트 설계 – 2006-06-14년 웨이백 머신에 보관된 FY-03의 초기 중성자 및 열유압 평가 결과 20페이지
  5. ^ Pevle Bed 모듈식 원자로 - PBMR이란 무엇인가? 웨이백 기계에 2015-05-03 보관
  6. ^ PBMR 연료 공급 시스템의 작동 방식 2008년 3월 9일 웨이백 머신에 보관
  7. ^ [1] 2006년 6월 13일 웨이백머신에 보관
  8. ^ Richard A. Muller (2008). Physics for Future Presidents. Norton Press. p. 170. ISBN 978-0-393-33711-2.
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  10. ^ 미국 및 독일 TRISO-COO 입자 연료 제조의 주요 차이점 및 연료 성능에 대한 영향, 2008년 4월 10일에 액세스
  11. ^ D. A. Petti; J. Buongiorno; J. T. Maki; R. R. Hobbins; G. K. Miller (2003). "Key differences in the fabrication, irradiation and high temperature accident testing of US and German TRISO-coated particle fuel, and their implications on fuel performance". Nuclear Engineering and Design. 222 (2–3): 281–297. doi:10.1016/S0029-5493(03)00033-5.
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  23. ^ "Earthlife Africa Sues for Public Power Giant's Nuclear Plans". Environment News Service. July 4, 2005. Retrieved October 18, 2006.
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  25. ^ Pevle Bed Modular Reactor Company, 2012년 6월 7일 웨이백 기계에 보관된 구조 조정 방안 검토 중
  26. ^ Linda Ensor (September 17, 2010). "Hogan ends pebble bed reactor project Archive BDlive". Businessday.co.za. Retrieved September 5, 2013.
  27. ^ "Company formerly known as Adams Atomic Engines". Atomicengines.com. June 29, 2011. Retrieved September 5, 2013.
  28. ^ 1994-05-03년 발행된 US 5309492, 아담스, 로드니 M, "폐쇄 사이클 가스 터빈 시스템에 대한 제어"는 1993년 발행되었다. 특허는 관리비 미납으로 2006-05-03년 만료됐다.[2]
  29. ^ "x-energy". x-energy.

외부 링크

아이다호 국립 연구소 - 미국
남아프리카 공화국