◎ 목차
* 간단요약
1. 중수로 개념
2. 중수로 현황
3. 중수로 특징
4. 중수로 사용후 핵연료
5. 그 외 (원자로와 핵무기)
* 간단요약
원자로는 연료, 감속재, 냉각재 등으로 구성되어 있다. 원자로의 종류에는 경수로, 중수로 등이 있는데, 중수로는 중수를 감속재와 냉각재로 사용하고 천연 우라늄을 연료로 사용하는 원자로이다. 중수형 원자로라고도 한다.
중수로는 캐나다에서 CANDU라고 하는 가압중수로를 최초 개발하였으며 CANDU 이외에 여러 나라의 중수로가 존재한다.
우리나라에는 월성1~4호기 중수로가 존재하는데, CANDU형식의 중수로이며, 월성1호기는 가동중단 되었다.
1. 중수로 개념
* 중수로(Heavy water reactor) : 중수를 감속재와 냉각재로 사용한 원자로
- 중수(Heavy water) : D2O (²H2O)
- 경수(Light water) : H2O
- 중수소(Deuterium) : ²H(D), 질량수가 2인 수소의 동위 원소
* 중수소의 특징과 칼란드리아 구조
중수 내의 중수소는 경수 내의 수소에 비해 두 배 질량
-> 감속을 위해 더 많은 충돌이 필요
-> 경수로에 비해 원자로 노심 압력 용기가 커야 함
-> 칼란드리아 구조를 가짐
- 중수로 원료: 천연 우라늄
- 경수로 원료: 농축 우라늄
- 중수로의 대표적 예시 : CANDU (Canada Deuterium Uranium, 캐나다의 중수로)
2. 중수로 현황
1) 중수로 보유국가
캐나다, 중국, 루마니아, 한국 등
2) 한국 중수로 현황
- 월성 1,2,3,4호기 (월성 1호기 가동중단)
- CANDU 원자로를 기반으로 개발됨
3) 중수로와 CANDU
대다수의 중수로는 CANDU에 기반하거나 그 변형 형태이다.
3. 중수로 특징
- 천연 우라늄을 농축하는 과정이 불필요하여 경제적임
- 원자로 가동 중에도 연료 교체가 가능하여 가동 중지 없이 운용가능
- 다중 방어 시스템을 갖추고 있어 안전성이 높음
- 경수로에 비해 핵분열생성물이 상대적으로 적어 방출하는 열과 방사능이 약하기 때문에 더 일찍 수조에서 꺼내 건식저장 할 수 있음
4. 중수로 사용후 핵연료
1) 임시저장 : 최종 처분 장소가 정해질 때 까지 임시 저장
1단계 : 습식저장(wet storage) - 수조에 저장해 열을 식힘
2단계 : 건식저장(dry cask storage) - 강철 및 콘크리트 용기에 담아 지상에 저장, 운영비가 적게 들고 오랜 기간 저장 가능
2) 재처리/재활용 : 화학적 처리를 통해 플루토늄과 우라늄으로 분리 후 핵연료로 재활용
3) 고속증식로 : 재처리된 플루토늄을 이용해 더 많은 플루토늄 생성하는 원자로. 새로운 핵연료를 생성한다.
4) 영구처분 : 지하 깊은 곳에 매립하여 처분
<한국의 경우>
- 임시 저장 중이며 재처리 및 처분 연구중
- 고준위 방폐장이 필요한 상황임
(방폐장 관련 기사 : 고준위 방폐장 못 구한 국가는 한국뿐?…머나먼 원전 강국의 꿈 < 원자력 < 에너지Biz < 기사본문 - 전기신문 (electimes.com))
5. 그 외 (원자로와 핵무기)
원자로에서 생성된 사용후 핵연료를 재처리하면 플루토늄을 생성할 수 있는데, 이 플루토늄으로 핵무기를 만들 수 있다.
제2차 세계 대전 중 핵무기를 만들기 위한 플루토늄을 뽑아내기 위해 원자로들이 많이 건설되었다고 한다.
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