스크램

스크램(scram)은 핵분열 반응을 즉시 종료함으로써 영향을 받는 원자로의 긴급 정지이다.또한 셧다운을 시작하는 수동 작동식 킬 스위치에 붙여진 이름이기도 합니다.상업용 원자로 운영에서 이러한 유형의 정지는 비등수형 원자로(BWR)의 '스크램', 가압수형 원자로(PWR)의 '리액터 트립', CANDU ^[1]원자로의 'EPIS'로 불린다.대부분의 경우 스크램프는 비상 정지 시스템을 테스트하는 일상적인 정지 절차의 일부입니다.

그 용어의 어원은 논쟁의 대상이다.미국 원자력규제위원회의 역사학자 톰 웰록은 스크램은 빠르고 긴급하게 떠나는 것을 뜻하는 영어 속어라고 지적하고, 이를 기술적 ^[2]맥락에서 스크램을 사용하는 독창적이고 가장 정확한 근거라고 언급합니다.영구적인 대안 설명은 스크램이 "안전 제어봉 도끼 인간"의 약자로 추정되는데, 이는 세계 최초의 원자로가 시카고 대학의 스태그 필드 관중석 아래에 건설되었을 때 엔리코 페르미가 만든 것으로 추정된다.그 원자로에는 실제 제어봉이 밧줄에 묶여 있었고 옆에 도끼를 든 남자가 서 있었다.또한 "안전제어봉 활성화 메커니즘" 또는 "안전제어봉 액추에이터 메커니즘"을 의미할 수 있지만, 이 두 가지 모두 원래 비기술적 사용의 역명사일 수 있다.

러시아어 이름 AZ-5(키릴어로 а,-5)는 영어로는 ^[3]"5등급의 긴급 보호"를 의미하는 "5등급의 긴급 보호"의 줄임말이다.

메커니즘

어떤 원자로든 핵분열성 물질 가운데에 대량의 부반응성 질량을 삽입하여 즉시 핵분열 반응을 종료함으로써 스크램을 실현한다.

경수로에서, 이것은 중성자 흡수 제어봉을 노심에 삽입함으로써 달성되지만, 막대 삽입 메커니즘은 원자로 유형에 따라 다르다.PWR에서 제어봉은 자체 무게와 강력한 스프링에 대해 전기 모터에 의해 원자로 노심 위에 고정된다.스크램블은 제어봉을 모터에서 분리하여 무게와 스프링이 제어봉을 원자로 노심 안으로 들어가게 하여 해방된 중성자를 흡수함으로써 핵반응을 빠르게 멈추게 한다.또 다른 설계에서는 전자석을 사용하여 로드를 고정하고 전류가 차단되면 즉시 자동으로 컨트롤 로드를 삽입할 수 있습니다.

BWR에서는 제어봉을 원자로 용기 아래에서 위로 삽입한다.이 경우 가압 저장 탱크가 있는 유압 컨트롤 유닛은 전류가 차단되었을 때 컨트롤 로드를 신속하게 삽입할 수 있는 힘을 제공합니다.PWR과 BWR에는 1차 급속 삽입이 즉시 완전히 작동하지 않을 경우 제어봉을 삽입하는 2차 시스템(그리고 종종 3차 시스템)이 있다.

CANDU 원자로에서 이는 EPIS 또는 비상 독극물 주입 시스템을 통해 원자로 노심에 중성자 독극물을 주입함으로써 달성된다.

액체 중성자 흡수체(중성자 독)는 경수로의 급속 정지 시스템에도 사용된다.스크램블 후 원자로(또는 그 섹션)가 정지여유보다 낮지 않은 경우(즉 냉각, 독물질 붕괴 또는 기타 제어되지 않은 조건에서 양반응성이 삽입되어 임계상태로 되돌아갈 수 있음), 운전자는 중성자 독성을 포함한 용액을 원자로 냉각수에 직접 주입할 수 있다.중성자 독극물 용액은 일반 가정용 붕사, 폴리붕산나트륨, 붕산 또는 질산 가돌리늄과 같은 중성자를 흡수하여 중성자 증식 감소를 유발하고, 이에 따라 제어봉을 사용하지 않고 원자로를 정지시키는 화학물질을 포함하는 수성 용액이다.PWR에서 이러한 중성자 흡수 용액은 밸브를 통해 1차 냉각수 시스템에 부착된 가압 탱크(축열기라고 함)에 저장된다. 다양한 수준의 중성자 흡수제는 항상 1차 냉각수 내에 유지되며 모든 제어봉이 삽입되지 않을 경우 축열기를 사용하여 증가한다.원자로가 즉시 정지 마진을 밑돌게 됩니다.BWR에서 용해성 중성자 흡수제는 예비 액체 제어 시스템(SLCS) 내에서 발견되며, 예비 액체 제어 시스템(SLCS)은 다중 배터리 작동 주입 펌프를 사용하거나 최신 모델에서는 중성자 흡수체 용액을 내부의 압력에 대해 원자로 용기에 주입하는 고압 질소 가스를 사용한다.이러한 시스템은 원자로 재시동을 지연시킬 수 있기 때문에 제어봉 삽입에 실패할 경우에만 원자로를 정지시키기 위해 사용됩니다.이러한 우려는 액체 붕소를 주입하면 연료 ^[4]피복재에 고체 붕소 화합물이 침전되어 붕소 침전물이 제거될 때까지 원자로가 재가동되지 않는 BWR에서 특히 중요하다.

대부분의 원자로 설계에서 통상적인 정지 절차는 제어봉을 완전히 삽입하는 가장 신뢰성 높은 방법이며 정지 중 또는 정지 후에 제어봉을 실수로 인출할 가능성을 방지하기 위해 스크램을 사용한다.

원자로 응답

원자로의 중성자 대부분은 즉, 핵분열 반응에 의해 직접 생성된 중성자이다.이들 중성자는 빠른 속도로 움직이기 때문에 포착되기 전에 감속재 안으로 빠져나갈 가능성이 높다.감속재에 의해 중성자가 감속되기까지는 평균 약 13μs가 소요되며, 이를 통해 중성자 흡수체 삽입이 원자로에 신속하게 영향을 미칠 수 있다.그 결과, 일단 원자로가 스크램블 상태가 되면, 원자로 출력은 거의 즉각적으로 현저하게 떨어질 것이다.단, 일반적인 동력원자로의 중성자 중 소량(약 0.65%)은 핵분열 생성물의 방사성 붕괴에서 발생한다.더 낮은 속도로 방출되는 이러한 지연된 중성자는 원자로가 ^[5]정지되는 속도를 제한할 것이다.

RBMK 원자로는 원래 제어봉 설계상의 결함으로 인해 원자로를 스크램블링하면 반응성이 낮아지기 전에 위험 수위로 상승할 수 있다.이는 1983년 이그날리나 원전 1호기 가동 당시 전력 서지를 일으켰을 때 나타났다.1986년 4월 26일, 노심 과열 후에 AZ-5 셧다운 시스템이 개시된 후, 치명적인 셧다운 시스템의 결함으로 체르노빌 참사가 발생했습니다.RBMK 원자로는 그 결함을 설명하기 위해 개조되거나 해체되었다.

붕괴열

장시간(100시간 이상) 일정한 출력 레벨을 유지한 후 스크램블된 원자로의 경우 핵분열 생성물 붕괴로 인한 초기 정지 후에도 정상상태 출력의 약 7%가 남는다.일정한 출력 이력을 가지지 않은 원자로의 경우 스크램블 시 노심 내 개별 핵분열 생성물의 농도와 반감기에 의해 정확한 비율이 결정된다.핵분열 생성물이 부패함에 따라 붕괴열로 인해 생성되는 전력은 감소한다.

어원학

스크램은 보통 안전 제어 막대 도끼맨의 약자로 인용되지만, 이 용어는 아마도 백로닉일 것이다.첫번째 연쇄반응에서 실제 도끼잡이는 노먼 힐베리였다.Raymond Murray(1981년 1월 21일)에게 보낸 편지에서 Hilberry는 다음과 같이 썼다.

1942년 12월 2일 오후 발코니에 나타났을 때, 나는 발코니 난간으로 안내되어 잘 갈린 소방관의 도끼를 건네주며 "안전봉이 작동하지 않으면 마닐라 로프를 잘라라."라고 말했다.안전봉은 말할 필요도 없이 작동했고 로프는 끊어지지 않았어요그때만큼 어리석게 느껴진 적은 없었던 것 같아요.그 후 몇 년이 지나서야 나는 SCRAM (안전제어봉 액스맨) 이야기를 알게 되었다.그러던 어느 날 진의 건설팀에 있었던 내 동료 중 한 명이 나를 미스터 스크램이라고 불렀다.나는 그에게 "왜?"라고 물었다.그리고 그 이야기.

NRC 역사학자 톰 웰록은 2011년 5월 17일 원자력규제위원회의 공식 블로그에 기고한 글에서 이 설명은 사실상 도시 전설이며 사건 ^[2]발생 수년 후에 생겨났다고 주장한다.

Oak Ridge National Laboratory(ORNL; 오크리지 국립연구소)의 기사는 이 용어가 "안전 절단 로프 도끼 인간"을 의미하며, 이 경우 제어 로드가 중력에 의해 떨어지는 시카고 파일 원자로 위에 매달려 있는 로프를 절단하기 위해 도끼를 장착한 사람을 사용하는 초기 중성자 안전 메커니즘을 언급한다.원자로 노심, 원자로 정지 중구체적으로, 시카고 대학의 스태그 필드 아래 시카고 파일 1의 맨해튼 프로젝트에서 일하는 기술자 월러스 쾰러는 나중에 ORNL의 연구 물리학자인 엔리코 페르미가 이 약자로 이 용어를 만들었다고 말한 것으로 알려졌다.쾰러는 로프 절단용 콘트롤 로드 도끼맨은 아니었지만, 원자로 주기가 차선의 ^[6]범위에 들어갔을 때 카드뮴 수용액 한 통을 원자로에 버리는 역할을 했다.

이날 시카고 파일(Chicago Pile)에 참석한 레오나 마샬 리비는 이 용어가 제어봉 회로를 설계한 팀을 이끈 볼니 윌슨(Volney Wilson)에 의해 만들어졌다고 회상했다^[7].

안전봉은 카드뮴 호일로 코팅되어 있었고, 이 금속은 중성자를 너무 많이 흡수하여 연쇄반응이 중단되었다.볼니 윌슨은 이 막대들을 스크램이라고 불렀습니다.그는 그 더미가 "파쇄되었고" 막대가 그 더미에 "파쇄되었다"고 말했다.

그날 다른 목격자들은 리비가 윌슨에게 "스크램"을 썼다고 주장하는 것에 동의했다.미국 원자력 규제 위원회의 역사학자 톰 웰록은 이 더미를 조립하는 일을 한 학생 워렌 나이어 역시 이 단어를 윌슨에게 돌렸다: "이 단어는 토론에서 생겨났다.윌슨은 악기 및 제어 그룹의 수장이었고 그의 그룹의 몇몇 멤버들과 함께 있었다"고 Nyer는 썼다."이 그룹은 제어봉과 안전봉을 모두 운전하기 위해 누르는 큰 버튼을 갖기로 결정했습니다.뭘 붙여야 되지?"버튼 치고 뭐 해?" 어떤 사람이 물었다."여기서 썩 꺼져!" 윌슨이 말했다.그 그룹의 또 다른 멤버인 빌 오버벡은 '좋아, SCRAM이라고 부를게.'라고 말했다.^[8]

시카고 파일 팀 중 스크램에 대한 최초의 언급은 힐베리가 아닌 윌슨의 셧다운 회로와도 관련이 있었다.1952년 엔리코 페르미가 발표한 미국 원자력위원회(AEC) 보고서에 따르면 AEC는 시카고 말뚝에 대한 기밀 해제 정보를 발표했다.이 보고서에는 1942년 12월 2일 시카고 파일(Chicago Pile)이 자생적인 연쇄 반응을 달성한 직후 윌슨 교수팀이 작성한 섹션이 포함되어 있다.이 문서에는 "SRAM" 라인이 명확하게 표시된 로드 제어 회로의 배선 도식이 포함되어 있습니다(오른쪽 이미지와 37페이지 및 ^[9]48페이지 참조).

「 」를 참조해 주세요.

• 차이나 신드롬 - 1979년 제임스 브리지스의 미국 드라마 네오누아르 스릴러 영화
• 요오드 피트 – 원자로 시동 문제
• Kill 스위치– 시스템을 신속하게 셧다운하는 안전 메커니즘
• 원자로 – 핵 연쇄 반응을 시작하고 제어하는 데 사용되는 장치
• 원자로 안전 시스템 – 미국의 원자력 안전 시스템
• 1986년 잠수함 K-219에서 수동 SCRAM을 수행한 공로로 사후에 러시아 연방의 영웅 칭호를 받은 러시아 선원 세르게이 프레미닌
• 스크램 (비디오 게임)– 1981년 아타리 8비트 원자로 시뮬레이션 게임

레퍼런스

외부 링크

• NRC 용어집: 스크램
• 전문 용어 파일의 "Scram Switch" 항목