슬로우포케 원자로

SLOWPOKE reactor
슬로우포케 원자로
Slowpoke Reactor Montreal.jpg
폴리테크니크 몬트리올의 슬로우포케-2 원자로 핏 커버.
세대중성자
원자로 개념저에너지 탱크인풀형 원자로
원자로 노심의 주요 매개변수
연료(분열재)정보 누락
1차 냉각제경수
원자로 사용량
일차 사용중성자 활성화 분석
"SLOWPOKE"가 여기로 리디렉션 포켓몬 종은 슬로우포케와 슬로우브로 종을 참조한다.

슬로우포케(Slowpoke, Safe LOWER-POWER Kritical 실험용 어크로니엄)는 1960년대 후반 캐나다 원자력 유한회사(AECL)가 설계한 저에너지 탱크 인 풀 형태의 핵 연구용 원자로다. John W. Hilborn은 그것의 설계와 가장 밀접한 관련이 있는 과학자다.[according to whom?] 베릴륨은 매우 낮은 임계 질량으로 반사되지만, 작은 입자 가속기나 다른 방사능 선원에서 이용할 수 있는 것보다 높은 중성자속을 제공한다.

기본 디자인

SLOWPOK 원자로 노심 모델.

슬로우포케-2는 당초 알루미늄 피복재가 적용된 우라늄-알루미늄 합금 28% 형태로 93% 고농축 우라늄을 사용했고, 이후 1985년 세라믹 UO2 연료를 사용해 새로운 저농축 우라늄 설계(약 19.9%)를 의뢰했다. 핵은 약 200~300개의 연료 핀으로 구성된 조립체로 직경은 22cm, 높이는 23cm에 불과하며 고정 베릴륨 환형제와 하단 베릴륨 슬라브로 둘러싸여 있다. 코어 상단에 있는 트레이에 베릴륨 판을 추가하여 연료가 연소할 때 임계도가 유지된다. 원자로 노심은 지름이 2.5m, 깊이가 6m인 일반 경수 풀에 위치하며, 이는 자연 대류를 통해 냉각을 제공한다. 수동냉각 외에도 원자로는 높은 수준의 고유 안전성을 가지고 있다. 즉, 물이 가열되거나 거품이 형성되면 연쇄반응이 느려지는 등 수동적이고 자연적인 수단을 통해 스스로를 조절할 수 있다. 이러한 특성은 실제로 매우 지배적이어서 슬로우포케-2 원자로는 하룻밤 사이에 무인운전을 할 수 있도록 허가되었다(단, 원격 모니터링). 대부분의 슬로우포크스는 공칭 20kW의 정격을 갖지만, 더 짧은 시간 동안 더 높은 전력에서 작동할 수 있다.

역사

슬로우포케-1 및 슬로우포케-2

슬로우포케 연구용 원자로는 1967년 AECL의 화이트셸 연구소에서 구상되었다. 1970년에 시제품 단위가 칠크 리버 연구소에서 설계되고 지어졌다. 이는 기존 원자로의 복잡성과 높은 운영비를 피하면서 소형 상업용 가속기에서 이용할 수 있는 것보다 높은 중성자 유량을 제공하는 캐나다 대학을 주로 대상으로 했다. 칠크리버의 원형은 1970년에 중요해졌고 1971년에 토론토 대학교로 옮겨졌다. 베릴륨 반사체에 샘플 부지가 1개 있었고, 5kW의 전력 수준으로 작동했다. 1973년에는 전력을 20kW로 늘리고 무인운전 기간을 4시간에서 18시간으로 늘렸다.

첫 번째 상업적 사례는 1971년 오타와 소재 AECL의 상업적 제품 부서에서 시작되었고, 1976년에는 원래의 슬로우포케-1 유닛을 대체하는 슬로우포케-2라는 이름의 상업적 디자인이 토론토 대학교에 설치되었다. 상용 모델은 베릴륨 반사체에 5개의 샘플 부지와 반사체 외부에 5개의 부지가 배치되어 있다.

1976년과 1984년 사이에 고농축우라늄(HEU) 연료를 사용하는 슬로우포케-2 원자로 7기가 캐나다 6개 도시와 자메이카 킹스턴에서 위탁 운영되었다. 1985년 SLOWPOK-2 원자로를 연료로 한 최초의 저농축 우라늄(LEU)이 온타리오주 킹스턴에 있는 캐나다 왕립군사대학(RMC)에서 위탁되었다. 이후 5기의 원자로가 해체되었고(Saskatchewan Research Council, University of Toronto, Albertta, Dalhouse, Saskatchewan), 1기는 LEU(Polytechnique Montreal)로 전환되었다.

슬로우포케-3 및 슬로우포케-4

AECL은 또한 마니토바에 있는 화이트셸 원자력 연구소에서 지역 난방을 위한 SLOWPOKE 실증 원자로(SDR, "SLOWPOK-3)라고 하는 확장판(2~10 MWth)을 설계하고 건설했다. SDR 기술에 기반한 지역 난방 시스템의 경제성은 기존의 화석 연료에 비해 경쟁력이 있는 것으로 추정되었다. 그러나, 이 기술의 시장은 실현되지 않았고, 제안된 SES-10("SLOWPOKE-4")은 전혀 구축되지 않았으며, 폐로를 위한 SDR 셧다운도 이루어지지 않았다.

마린 파워 소스

1980년대 중반 캐나다는 잠수함을 SLOWPOKE 원자로를 이용해 오베론급 잠수함을 원자력 발전으로 전환해 수중 작업 중 선박 배터리를 지속적으로 재충전하는 방안을 잠시 검토했다.[1] 캐나다 왕립군사대학에 있는 원자로의 잠재적인 해상 적용에 대해 많은 작업이[clarification needed] 이루어졌다.[citation needed]

현재 응용 프로그램

슬로우포케 원자로는 주로 중성자 활성화 분석(NAA), 연구 및 상업용역용으로 사용되지만, 교습, 훈련, 조사 연구, 중성자 방사선 촬영(캐나다 왕립군사대학에만 해당), 방사성 추적기 생산에도 사용된다. 주요 장점은 이 원자로 설계의 신뢰성과 사용 용이성 및 중성자속 재현성이다. 연료는 최소 20년 동안 전혀 변형되지 않기 때문에 조사 현장의 중성자 스펙트럼은 변하지 않고 중성자속은 약 1%까지 재생이 가능하다.

원전의 원자로 중 3기는 아직 가동 중이다. 이 원자로의 기술적 목표는 모두 달성되었지만, 해외 판매량 부족은 실망스러웠다.

  • 캐나다 왕립군사대학(Royal Military College of Canada)의 비전력 원자로 운영 면허가 갱신되었으며 2013년 7월 1일부터 2023년 6월 30일까지 유효하다. RMCC는 1985년부터 소형 슬로우포케-2 연구시설(공칭 원자로 출력 20kW)을 가동하고 있다. 1999년 2월, 라디오 복사 및 단층 촬영 작업을 위한 SLOWPOKE-2 시설(2차원 및 3차원 비파괴 영상 기술)에 중성자 빔 튜브(NBT)가 추가되었다.[2]
  • Ecole Polytechnique de Montréal의 SLOWPOKE-2 비전력 원자로 운전 면허가 갱신되었으며 2013년 7월 1일부터 2023년 6월 30일까지 유효하다. 이 원자로는 36년 동안 가동되어 왔으며 연구, 교수, 중성자 생성 및 동위원소 생산에 사용된다.[3]
  • 자메이카에 있는 서인도대학의 국제환경핵과학센터는 그들의 슬로우포케-2 원자로를 계속 가동하고 있는데, 이후 미국 원자력안전청(NNSA)과의 제휴와 IAEA의 지원을 통해 2015년에 LEU로 전환되었다.

이전 응용 프로그램

  • 달호지대학은 달호지 추적분석센터의 일부였던 슬로우포케-2 원자로시설의 연료제거 및 해체 면허를 신청, 발급받았다. 2011년 8월 31일 노바스코샤의 [4]핼리팩스에서
  • 토론토 대학의 슬로포케 원자로는 1976년부터 1998년 12월 31일까지 운영되었다. 토론토 대학은 2001년에 슬로우포케-2 핵 연구 원자로 시설을 해체하기 위한 면허를 신청하고 발급받았다.[5]
  • 앨버타 대학교의 슬로포케-2 원자로는 1977년 4월 22일부터 2017년 8월 5일 해체될 때까지 운영되었다. 앨버타 대학은 2017년 슬로우포케-2 핵연구용 원자로 시설 해체 면허를 신청해 발급받았다.[6][7]
  • 서스캐처원 연구회의 SLOWPOKE-2 원자로는 1981년부터 가동되어 2017년 12월에 폐쇄되었다. 폐로는 2020년경에 완료될 것으로 예상되었다.[8]

참고 항목

참조

  1. ^ Julie H. Ferguson (10 March 2014). Through a Canadian Periscope: The Story of the Canadian Submarine Service. Dundurn. p. 363. ISBN 978-1-4597-1056-6.
  2. ^ 캐나다 왕립 군사대학 SLOWPOKE
  3. ^ 에콜 폴리테크니크 드 몽트레알의 슬로우포케-2
  4. ^ 달호우시 대학교 슬로우포케-2
  5. ^ 토론토 대학교 슬로우포케-2
  6. ^ 앨버타 대학교 정보공개 프로그램
  7. ^ 앨버타 대학교 슬로우포케-2
  8. ^ Shield, David (4 January 2019). "'It was very unique': Saskatoon's SLOWPOKE-2 research reactor shutting down after 37 years". Canadian Broadcasting Corporation. Retrieved 29 November 2019.

외부 링크