원자로
Nuclear reactor
이전에 원자 더미로 알려졌던 원자로는 핵분열 핵 연쇄 반응이나 핵융합 반응을 시작하고 제어하기 위해 사용되는 장치이다.원자로는 원자력 발전소와 원자력 해양 추진에 사용된다.핵분열로 인한 열은 작동 유체(물 또는 가스)로 전달되고, 작동 유체(물 또는 가스)는 증기 터빈을 통해 흐릅니다.이것들은 배의 프로펠러를 구동하거나 발전기의 축을 회전시킨다.원자력 발전 증기는 원칙적으로 산업 공정 난방 또는 지역 난방용으로 사용될 수 있다.일부 원자로는 의료 및 산업용 동위원소를 생산하거나 무기급 플루토늄을 생산하기 위해 사용된다.IAEA는 2019년 초 현재 [1][2][3]전 세계에서 454기의 원자로와 226기의 원자로가 가동되고 있다고 보고하고 있다.
작동
기존 화력발전소가 화석연료를 태우면 방출되는 열에너지를 이용해 전기를 생산하는 것처럼 원자로는 핵분열 제어로 방출되는 에너지를 열에너지로 전환해 기계나 전기 형태로 전환한다.
핵분열
우라늄-235나 플루토늄-239와 같은 큰 핵분열성 원자핵이 중성자를 흡수하면 핵분열을 겪을 수 있다.무거운 핵은 운동 에너지, 감마 복사, 자유 중성자를 방출하는 두 개 이상의 가벼운 핵(분열 생성물)으로 분할됩니다.이러한 중성자의 일부는 다른 핵분열성 원자에 의해 흡수되어 더 많은 중성자를 방출하는 추가적인 핵분열 이벤트를 일으킬 수 있다.이것은 핵 연쇄 반응이라고 알려져 있다.
그러한 핵 연쇄 반응을 제어하기 위해 중성자 독과 중성자 조절기를 포함하는 제어봉은 더 많은 [4]핵분열을 유발하는 중성자 부분을 변경할 수 있다.원자로는 일반적으로 감시 또는 계측이 안전하지 않은 [5]조건을 검출할 경우 핵분열 반응을 정지시키기 위한 자동 및 수동 시스템을 갖추고 있다.
발열
원자로 노심은 여러 가지 방법으로 열을 발생시킵니다.
- 핵분열 생성물의 운동 에너지는 핵이 근처의 원자와 충돌할 때 열에너지로 변환된다.
- 원자로는 핵분열 중에 생성된 감마선의 일부를 흡수하고 그 에너지를 열로 변환한다.
- 열은 핵분열 생성물과 중성자 흡수에 의해 활성화된 물질의 방사성 붕괴에 의해 발생한다.이 붕괴열원은 원자로가 정지된 후에도 한동안 유지될 것이다.
핵 과정을 통해 변환된 우라늄-235(U-235) 1kg은 기존 연소 석탄 1kg보다 약 300만 배 많은 에너지를 방출한다(우라늄-235는 kg당 7.2×10줄13, [6][7][original research?]석탄은 kg당 2.4×10줄7).
우라늄-235 1kg의 핵분열은 약 190억kcal를 방출하기 때문에 우라늄-235 1kg이 방출하는 에너지는 석탄 270만kg을 태울 때 방출되는 에너지와 맞먹는다.
냉각
원자로 냉각제(통상 물이지만 때로는 가스나 액체 금속(액상 나트륨이나 납 등) 또는 용융 소금)은 발생하는 열을 흡수하기 위해 원자로 노심을 통해 순환됩니다.열은 원자로에서 운반되어 증기를 발생시키는 데 사용됩니다.대부분의 원자로 시스템은 가압수형 원자로와 같이 터빈을 위한 가압증기를 생성하기 위해 끓일 물과 물리적으로 분리된 냉각 시스템을 사용한다.그러나 일부 원자로에서는 증기 터빈을 위한 물이 원자로 노심에 의해 직접 끓는다(예: 끓는 물 원자로).[8]
반응도 제어
원자로 노심 내 핵분열 반응 속도는 추가적인 핵분열 이벤트를 유도할 수 있는 중성자의 양을 제어함으로써 조정할 수 있다.원자로는 일반적으로 원자로 출력을 조정하기 위해 여러 가지 중성자 제어 방법을 사용한다.이러한 방법 중 일부는 방사능 붕괴의 물리학에서 자연적으로 발생하며 원자로 운전 중에 간단히 설명되는 반면, 다른 일부는 별개의 목적을 위해 원자로 설계에 설계되는 메커니즘이다.
원자로에서 핵분열을 유발하는 중성자의 수준을 조절하는 가장 빠른 방법은 제어봉의 움직임을 통해서이다.제어봉은 중성자 독으로 만들어져 중성자를 흡수한다.제어봉을 원자로에 더 깊숙이 삽입하면, 원자로가 대체하는 물질보다 더 많은 중성자를 흡수한다(대개 감속재).이 작용은 핵분열을 일으킬 수 있는 중성자를 줄이고 원자로 출력을 감소시킨다.반대로 제어봉을 추출하면 핵분열 발생률이 증가하고 출력이 증가한다.
방사능 붕괴의 물리학은 원자로의 중성자 집단에 영향을 미친다.그러한 과정 중 하나는 많은 중성자가 풍부한 핵분열 동위원소에 의한 중성자 방출 지연이다.이러한 지연 중성자는 핵분열 시 생성된 총 중성자의 약 0.65%를 차지하며, 나머지("추진 중성자")는 핵분열 즉시 방출된다.지연 중성자를 생성하는 핵분열 생성물은 밀리초에서 수 분에 이르는 중성자 방출에 의한 붕괴의 반감기를 가지며, 따라서 원자로가 임계점에 도달하는 정확한 시기를 결정하기 위해서는 상당한 시간이 필요하다.임계 질량 상태를 달성하기 위해 지연 중성자가 필요한 연쇄 반응성 영역에 원자로를 유지함으로써 기계 장치나 인간 운전자는 "실시간"에 연쇄 반응을 제어할 수 있다. 그렇지 않으면 정상 핵에서 기하급수적인 출력 서지에 의한 임계 달성과 핵 용융 사이의 시간AR 연쇄반응은 개입하기엔 너무 짧을 겁니다임계 유지를 위해 지연 중성자가 더 이상 필요하지 않은 이 마지막 단계를 즉시 임계점이라고 한다.중요도를 수치 형식으로 기술하는 척도가 있는데, 여기서 최저 임계점은 0달러, 즉시 임계점은 1달러, 그리고 그 밖의 프로세스의 다른 점들은 센트로 표기됩니다.
일부 원자로에서 냉각수는 중성자 감속재 역할도 한다.감속제는 핵분열에서 방출되는 고속 중성자를 에너지 손실과 열 중성자로 만들어 원자로 출력을 높인다.열중성자는 빠른 중성자보다 핵분열을 일으킬 가능성이 높다.냉각수가 감속재일 경우 온도 변화가 냉각수/조절기의 밀도에 영향을 미쳐 출력에 변화를 줄 수 있습니다.온도가 높은 냉각수는 밀도가 낮기 때문에 감속재 효율이 떨어집니다.
다른 원자로에서 냉각수는 제어봉과 같은 방식으로 중성자를 흡수함으로써 독으로 작용한다.이러한 원자로에서는 냉각수를 가열함으로써 출력을 높일 수 있으며, 이는 냉각수의 밀도가 낮은 독을 만든다.원자로는 일반적으로 비상정지 상태에서 원자로를 정지시키기 위한 자동 및 수동 시스템을 갖추고 있다.이러한 시스템은 안전하지 않은 조건이 감지되거나 [9]예상되는 경우 핵분열 반응을 멈추기 위해 대량의 독(종종 붕산 형태의 붕소)을 원자로에 주입한다.
대부분의 유형의 원자로는 제논 중독 또는 요오드 피트로 다양하게 알려진 과정에 민감합니다.핵분열 과정에서 생성되는 공통 핵분열 생성물 제논-135는 중성자를 흡수하는 중성자 독극물로 작용해 원자로를 정지시키는 경향이 있다.제논-135 축적은 생성되는 즉시 중성자 흡수에 의해 파괴될 정도로 높은 출력 레벨을 유지함으로써 제어할 수 있습니다.핵분열은 또한 요오드-135를 생성하며, 요오드-135는 다시 새로운 제논-135로 분해됩니다(6.57시간 반감기).원자로가 정지되면, 요오드-135는 제논-135까지 계속 붕괴되고, 제논-135는 반감기가 9.2시간인 제논-135만큼 독성이 높지 않은 세슘-135로 분해되기 때문에 하루나 이틀 동안 원자로 재가동이 더 어려워진다.이 일시적인 상태가 "요오드 피트"입니다.원자로가 충분한 추가 반응 능력을 가지고 있으면 원자로를 재가동할 수 있다.추가 크세논-135가 중성자 독이 훨씬 적은 크세논-136으로 변환되면 몇 시간 내에 원자로는 "크세논 연소(전원) 과도"를 경험한다.손실된 제논-135의 중성자 흡수를 대체하려면 제어봉을 추가로 삽입해야 합니다.이러한 절차를 제대로 따르지 않은 것이 체르노빌 [10]참사의 핵심 단계였다.
원자력 해양 추진에 사용되는 원자로(특히 핵잠수함)는 보통 육상 발전소가 가동되는 것과 같은 방식으로 24시간 연속 전력으로 가동할 수 없으며, 또한 연료 주입 없이 매우 긴 노심 수명을 가져야 하는 경우가 많다.이러한 이유로 많은 설계에서 고농축 우라늄을 사용하지만 연료봉에 [11]연소성 중성자 독을 포함한다.이를 통해 원자로는 핵분열성 물질의 과잉으로 건설될 수 있으며, 그럼에도 불구하고 원자로의 연료 연소 주기 초기에 중성자 흡수 물질의 존재로 비교적 안전하다. 중성자 흡수 물질은 나중에 정상적으로 생성된 중성자 독(제논-135보다 훨씬 긴 수명)으로 대체된다.er 연료 부하의 작동 수명.
발전
핵분열 과정에서 방출되는 에너지는 열을 발생시키며, 그 중 일부는 사용 가능한 에너지로 변환될 수 있다.이 열에너지를 이용하는 일반적인 방법은 물을 끓여 가압된 증기를 생성하는 것입니다. 가압된 증기는 교류 발전기를 돌려 [9]전기를 생산하는 증기 터빈을 구동합니다.
초기 원자로
중성자는 1932년 영국의 물리학자 제임스 채드윅에 의해 발견되었다.중성자에 의해 매개되는 핵 반응에 의해 야기된 핵 연쇄 반응의 개념은 그 직후인 1933년 헝가리의 과학자 레오 실라르드에 의해 처음 실현되었다.그는 런던의 [12]해군성에서 일하던 이듬해 간단한 원자로에 대한 자신의 아이디어에 대한 특허를 신청했다.그러나 Szilarrd의 아이디어는 핵분열 과정이 아직 발견되지 않았기 때문에 중성자 선원으로서의 핵분열 개념을 통합하지 않았다.가벼운 요소에서 중성자 매개 핵 연쇄 반응을 이용한 원자로에 대한 실라드의 아이디어는 실행할 수 없는 것으로 판명되었다.
우라늄을 사용하는 새로운 유형의 원자로에 대한 영감은 1938년 리제 마이트너, 프리츠 스트라스만, 오토 한이 우라늄과 중성자 간의 핵융합 반응에 의해 제공된 우라늄의 폭격으로 인해 바륨 잔류물이 생성되었고, 그들은 우라늄 핵의 파쇄에 의해 생성된 것으로 추측했다.1939년 초 후속 연구(그 중 1개 실라드 및 페르미)는 파편 과정에서 중성자 몇 개가 방출된다는 것을 밝혀내 6년 전에 실라드가 상상했던 핵 연쇄 반응의 기회를 제공했다.
1939년 8월 2일 알버트 아인슈타인은 프랭클린 D 대통령에게 보내는 편지에 서명했다. 루즈벨트(실라드 지음)는 우라늄의 핵분열 발견이 원자로와 핵분열 연구에 박차를 가하는 새로운 유형의 초강력 폭탄의 개발로 이어질 수 있음을 시사했다.실라드와 아인슈타인은 수년 전부터 서로를 잘 알고 함께 일해왔지만, 아인슈타인은 미국 정부에 경고하기 위해 아인슈타인-실라드 편지를 작성하기 위해 그에게 보고하기 전까지 핵 에너지의 가능성에 대해 생각해 본 적이 없었다.
얼마 지나지 않아 히틀러의 독일은 1939년 폴란드를 침공하여 유럽에서 제2차 세계대전을 일으켰다.미국은 아직 공식적으로 전쟁을 치르지는 않았지만, 10월 아인슈타인과 질라르드의 편지가 그에게 전달되었을 때, 루즈벨트는 이 연구의 목적은 "나치가 우리를 폭파시키지 않기 위한 것"이라고 말했다.미국의 핵 개발 계획은 회의적인 시각(일부는 페르미로부터)이 남아있었고 당초 프로젝트를 추진하도록 지시받았던 소수의 정부 당국자들로부터 별다른 조치가 없었기 때문에 다소 지연되었다.
이듬해 미국 정부는 영국으로부터 연쇄 반응에 필요한 우라늄 양이 이전에 생각했던 것보다 훨씬 낮다는 내용의 프리쉬-페얼스 각서를 받았다.이 메모는 후에 맨해튼 프로젝트에 포함될 튜브 알로이(Tube Alloys)로 알려진 영국의 원자폭탄 프로젝트를 담당하던 MAUD 위원회의 산물이었다.
결국 최초의 인공 원자로인 시카고 파일 1호기는 1942년 말 이탈리아 물리학자 엔리코 페르미가 이끄는 팀에 의해 시카고 대학에서 건설되었다.이때까지, 이 프로그램은 미국의 참전으로 인해 1년 동안 압박을 받았다.Chicago[13] Pile은 1942년 12월 2일 오후 3시 25분에 임계치에 도달했다.원자로 지지구조는 천연 우라늄 산화물 '의사구' 또는 '연탄'을 내장한 흑연 블록 더미를 지지하는 나무로 만들어졌다.
시카고 파일 사건 직후, 미군은 1943년부터 맨해튼 프로젝트를 위해 많은 원자로를 개발했다.(워싱턴 핸포드 사이트에 위치한) 가장 큰 원자로의 주된 목적은 핵무기용 플루토늄의 대량 생산이었다.페르미와 질라드는 1944년 12월 19일 원자로 특허를 출원했다.그 발행은 전시 [14]비밀 때문에 10년 동안 지연되었다.
"세계 최초의 원자력 발전소"는 현재 아이다호주 아르코 근처에 있는 박물관이 있는 EBR-I 부지에 있는 표지판에 의해 주장되었다.원래 "시카고 파일-4"라고 불렸던 이 작업은 아르곤 국립 [15]연구소에서 월터 진의 지시로 수행되었습니다.미국 원자력 위원회가 운영하는 이 실험용 LMFBR은 1951년 12월[16] 20일 테스트에서 0.8kW를 생산했고,[17] 다음날 설계 출력은 200kW(전기)였다.
원자로의 군사적 사용 외에도, 민간에서 원자력을 사용하는 것을 추구해야 할 정치적인 이유가 있었다.미국 대통령 드와이트 아이젠하워는 1953년 12월 8일 유엔 총회에서 그의 유명한 평화 원자 연설을 했다.이 외교는 미국 기관과 [18]전 세계에 원자로 기술의 보급으로 이어졌다.
최초의 민간용 원자력 발전소는 1954년 6월 27일 소련에서 출범한 AM-1 오브닌스크 원자력 발전소였다.약 5 MW(전기)를 생산했습니다.그것은 유럽에서 처음으로 임계 상태가 된 원자로인 F-1(원자로) 이후에 건설되었고 소련에 의해 건설되었다.
제2차 세계대전 이후 미군은 원자로 기술의 다른 용도를 모색했다.육군의 연구는 그린란드 캠프 센추리와 남극 육군 핵발전 프로그램인 맥머도 기지의 발전소로 이어졌다.공군 핵폭격기 프로젝트는 용융-소금 원자로 실험의 결과를 가져왔다.미 해군은 1955년 1월 17일 핵발전으로 USS 노틸러스(SSN-571)를 증파해 성공했다.
최초의 상업용 원자력 발전소인 영국 셀라필드에 있는 칼더 홀은 1956년에 50 MW(나중에 [19][20]200 MW)의 초기 용량으로 문을 열었다.
최초의 이동식 원자로 "알코 PM-2A"는 1960년부터 [21]1963년까지 캠프 센추리의 전력(2MW)을 생산하는 데 사용되었다.
원자로 타입
- PWR: 277 (63.2%)
- BWR: 80(18.3%)
- GCR: 15(3.4%)
- PHWR: 49 (11.2%)
- LWGR: 15(3.4%)
- FBR: 2 (0.5%)
- PWR: 257.2(68.3%)
- BWR: 75.5 (20.1 %)
- GCR: 8.2 (2.2%)
- PHWR: 24.6 (6.5%)
- LWGR: 10.2 (2.7%)
- FBR: 0.6 (0.2%)
분류
핵반응 유형별
모든 상업용 원자로는 핵분열을 기반으로 한다.토륨 연료 사이클도 가능하지만 일반적으로 우라늄과 그 생산물 플루토늄을 핵연료로 사용한다.핵분열 원자로는 핵분열 연쇄 반응을 유지하는 중성자의 에너지에 따라 크게 두 가지 등급으로 나눌 수 있다.
- 열중성자 원자로는 연료의 핵분열을 유지하기 위해 감속 또는 열중성자를 사용한다.현재의 원자로는 거의 모두 이런 유형이다.중성자 온도가 열화될 때까지, 즉 운동 에너지가 주변 입자의 평균 운동 에너지에 도달할 때까지 중성자를 느리게 만드는 중성자 감속재 물질을 포함하고 있다.열중성자는 핵분열 핵 우라늄-235, 플루토늄-239 및 플루토늄-241의 파열의 단면적(확률)이 훨씬 높고, 원래 핵분열로 인한 빠른 중성자에 비해 우라늄-238(U-238)에 의한 중성자 포획 확률이 상대적으로 낮아 저농축 우라늄이나 천연 우라늄을 사용할 수 있다.연료. 감속재 또한 보통 끓는점을 증가시키기 위해 높은 압력의 물인 냉각수이다.원자로 용기, 원자로 감시 및 제어를 위한 계기, 방사선 차폐 및 원자로 건물로 둘러싸여 있다.
- 고속 중성자 원자로는 연료에 핵분열을 일으키기 위해 고속 중성자를 사용한다.그들은 중성자 감속제를 가지고 있지 않고 덜 조절된 냉각제를 사용한다.연쇄 반응을 유지하려면 핵분열 확률이 U-238에 의한 포획에 비해 상대적으로 낮기 때문에 핵분열 물질(약 20% 또는 그 이상)에서 연료가 더 고농축되어야 한다.모든 악티니드는 고속 [23]중성자로 핵분열 가능하기 때문에 고속 원자로는 초우라늄 폐기물을 덜 생산할 수 있는 잠재력을 가지고 있지만, 건설이 더 어렵고 운영 비용이 더 많이 든다.전반적으로 고속 원자로는 대부분의 애플리케이션에서 열 원자로보다 덜 일반적이다.일부 초기 발전소는 고속 원자로였고, 일부 러시아 해군 추진 부대도 마찬가지였다.시제품의 건설은 계속되고 있다(고속 증식기 또는 4세대 원자로 참조).
원칙적으로 핵융합 에너지는 수소의 중수소 동위원소와 같은 원소의 핵융합에 의해 만들어질 수 있다.적어도 1940년대 이후 지속되고 있는 풍부한 연구 주제이지만, 어떤 목적을 위한 자급자족형 핵융합로는 건설된 적이 없다.
모델레이터 재료별
열원자로에 사용:
- 흑연 감속로
- 수속 원자로
- 중수로(캐나다,[24] 인도, 아르헨티나, 중국, 파키스탄, 루마니아 및 [25]한국에서 사용).
- 경수로(LWR).경수로(가장 일반적인 유형의 열 원자로)는 원자로를 [24]조절하고 냉각하기 위해 일반 물을 사용한다.경수소 동위원소는 중성자 독이기 때문에 이 원자로들은 인공적으로 농축된 연료를 필요로 한다.작동 온도에서 물의 온도가 올라가면 밀도가 떨어지고, 물을 통과하는 중성자가 줄어들어 더 많은 반응을 일으킬 수 있을 만큼 느려진다.그 부정적인 피드백은 반응 속도를 안정시킨다.흑연과 중수로는 경수로보다 더 철저히 열화되는 경향이 있다.추가적인 열화와 가벼운 수소 중독 효과가 없기 때문에 이러한 유형은 천연 우라늄/농축 연료를 사용할 수 있습니다.
- 경원소 감속형 원자로.
- 유기 감속로(OMR)는 감속재 및 냉각수로 비페닐과 테르페닐을 사용한다.
냉각수에 의한
- 수냉식 원자로.이들 원자로는 가동 중인 원자로의 대부분을 차지하고 있다.2014년 현재 전 세계 원자로의 93%가 수냉식 원자로로 전 세계 총 원자력 발전 [22]용량의 약 95%를 제공하고 있다.
- 가압수형 원자로(PWR) 가압수형 원자로는 서양 원자력 발전소의 대부분을 차지한다.
- PWR의 주요 특징은 압력용기인 가압기입니다.대부분의 상용 PWR과 해군 원자로는 가압기를 사용한다.정상운전 중에는 가압기에 물을 부분적으로 충전하고, 침수히터로 물을 가열하여 그 위에 증기기포를 유지한다.정상운전 중 가압기는 1차 원자로 압력용기(RPV)에 연결되며 가압기 "버블"은 원자로 내 수량의 변화를 위한 팽창공간을 제공한다.이 장치는 가압기 히터를 이용하여 가압기 내 증기압력을 증가시키거나 감소시킴으로써 원자로를 위한 압력제어 수단을 제공한다.
- 가압 중수형 원자로는 가압된 격리된 열수송 루프의 사용을 공유하는 가압수형 원자로의 하위 집합이지만, 중수를 냉각제 및 감속제로 사용한다.
- 비등수형 원자로(BWR)
- BWR은 1차 원자로 압력용기 하부에 있는 연료봉 주변에 물이 끓는 것이 특징이다.비등수형 원자로는 이산화우라늄으로 농축된 U를 연료로 사용한다.연료는 물에 잠긴 강철 용기에 수용된 로드로 조립됩니다.핵분열은 물을 끓게 하고 증기를 발생시킨다.이 증기는 파이프를 통해 터빈으로 흐른다.터빈은 증기에 의해 구동되며,[26] 이 과정은 전기를 발생시킨다.정상운전 중 압력은 원자로 압력용기에서 터빈으로 흐르는 증기의 양에 의해 제어된다.
- 초임계수형 원자로(SCWR)
- 환원 감속수형 원자로(RWMR) - 연료 원소가 서로 더 가깝게 설정된 고농축 연료를 사용하여 에피더말 중성자 스펙트럼이라고도 불리는 더 빠른 중성자 스펙트럼을 가능하게 한다.
- 풀형 원자로는 비압축 수냉 오픈풀 [27]원자로를 참조할 수 있지만 나트륨 냉각된 풀형 LMFBR과 혼동해서는 안 된다.
- 일부 원자로는 감속재 역할을 하는 중수에 의해 냉각되었다.예를 들어 다음과 같습니다.
- 가압수형 원자로(PWR) 가압수형 원자로는 서양 원자력 발전소의 대부분을 차지한다.
- 액체 금속 냉각 원자로.물은 감속재이기 때문에 고속로에서는 냉각수로 사용할 수 없다.액체 금속 냉각제에는 나트륨, NaK, 납, 납-비스무트 공정 및 초기 원자로에서 수은이 포함되어 있습니다.
- 가스 냉각 원자로는 순환 가스에 의해 냉각된다.상업용 원자력 발전소에서는 이산화탄소가 일반적으로 사용되어 왔다. 예를 들어 현재의 영국 AGR 원자력 발전소에서는 그리고 이전에는 영국, 프랑스, 이탈리아 및 일본 제1세대 원자력 발전소에서는 이산화탄소가 사용되었다.질소와 헬륨도 사용되었으며, 헬륨은 고온 설계에 특히 적합한 것으로 간주되고 있습니다[28].열의 이용은 원자로에 따라 다르다.상업용 원자력 발전소는 증기 터빈을 위한 증기를 만들기 위해 가스를 열교환기를 통해 작동시킨다.일부 실험 설계는 가스가 가스터빈에 직접 전력을 공급할 수 있을 정도로 충분히 뜨겁습니다.
- 용융염 원자로(MSR)는 일반적으로 FLiBe와 같은 불소염의 공정 혼합물인 용융염을 순환시켜 냉각한다.일반적인 MSR에서 냉각수는 핵분열성 물질이 용해되는 매트릭스로서도 사용된다.사용되는 기타 공정염 조합은 "Zr"을 포함한다.F는4 NaF, LiCh는 BeCh로2 구분됩니다.
- 유기 원자로는 물 대신 비페닐, 테르페닐 등의 유기 유체를 냉각수로 사용한다.
세대별
- 제1세대 원자로(출항 원자력발전소, 연구용 원자로, 비상업용 발전용 원자로 등 초기 시제품)
- 제2세대 원자로(최신 원자력 발전소, 1965년-1996년)
- 3세대 원자로(기존 설계의 진화적 개선, 1996-2016)
- 제3세대 이상 원자로(제3세대 원자로의 진화적 개발, 제3세대 원자로 설계에 대한 안전성 개선 제공, 2017-2021년)[29]
- 제4세대 원자로(기술은 아직 개발 중, 개시일 불명, 2030년 가능)[30]
2003년 프랑스 위원회(CEA)는 핵물질학 [31]주간에서 "제2세대" 유형을 최초로 언급했다.
'제3세대'에 대한 첫 언급은 2000년 제4세대 국제포럼(GIF) 계획의 출범과 함께 이루어졌다.
'제4세대'는 2000년 미국 에너지부(DOE)에 의해 새로운 [32]발전소 유형을 개발하기 위해 명명되었다.
연료 위상별
코어 모양별
- 입방체
- 원통형
- 팔각형의
- 구면
- 슬래브
- 고리 모양
용도별
- 전기
- 추진, '핵추진' 참조
- 기타 열 사용
- 원소 변환용 생산용 원자로
- 중성자 방사선원(예를 들어 펄스 고디바 장치)과 양전자[clarification needed] 방사선원(예를 들어 중성자 활성화 분석 및 칼륨-아르곤 연대[clarification needed] 측정) 제공
- 연구용 원자로:일반적으로 연구 및 훈련, 재료 시험 또는 의약품 및 산업용 방사성 동위원소 생산에 사용되는 원자로.이것들은 원자로나 추진선보다 훨씬 작고, 많은 것들이 대학 캠퍼스에 있다.56개국에서 약 280기의 원자로가 가동되고 있다.일부는 고농축 우라늄 연료로 작동하며, 저농축 [34]연료를 대체하기 위한 국제적인 노력이 진행 중이다.
최신 테크놀로지
 | 이 섹션은 어떠한 출처도 인용하지 않습니다.(2015년 6월 (이 및 ) |
- 가압수형 원자로(PWR) [조절기: 고압수, 냉각수: 고압수]
- 비등수형 원자로(BWR) [조절기: 저압수, 냉각수: 저압수]
- BWR은 증기 발생기가 없는 PWR과 같습니다.냉각수의 압력이 낮기 때문에 압력 용기 내부에서 끓어오르며 터빈을 구동하는 증기를 생성합니다.PWR과 달리 프라이머리 루프와 세컨더리 루프는 없습니다.이러한 원자로의 열효율은 더 높아질 수 있고, 더 단순해질 수 있으며, 잠재적으로 더 안정적이고 안전할 수 있습니다.이것은 열중성자 원자로 설계로 최신 비등수형 원자로와 경제 간이 비등수형 원자로입니다.
- 가압중수로(PHWR)[가속기:고압중수, 냉각수:고압중수]
- PWR과 매우 유사하지만 중수를 사용하는 캐나다 설계(CANDU)입니다.중수는 일반 물보다 훨씬 비싸지만 중성자 경제성이 높아(열 중성자 수가 더 많다) 연료 농축 시설 없이 원자로를 운영할 수 있다.PWR에서처럼 하나의 대형 압력 용기를 사용하는 대신, 연료가 수백 개의 압력 튜브에 들어 있습니다.이 원자로들은 천연 우라늄으로 연료를 공급받으며 열중성자 원자로 설계이다.PHWR은 최대 출력으로 재급유(온라인 급유)할 수 있기 때문에 우라늄을 효율적으로 사용할 수 있습니다(코어의 정확한 플럭스 제어를 가능하게 합니다).CANDU PHWR은 캐나다, 아르헨티나, 중국, 인도, 파키스탄, 루마니아 및 한국에서 구축되었습니다.인도는 또한 캐나다 정부가 1974년 미소의 부처 핵무기 실험 이후 인도와의 핵 거래를 중단한 이후 종종 'CANDU 파생상품'으로 불리는 다수의 PHWR을 운영하고 있다.
- 이그날리나 원자력 발전소 – RBMK 유형 (2009년 폐쇄)
- Reaktor Bolshoy Moschnosti Kanalniy (고출력 채널 원자로)(RBMK) [모델레이터: 흑연, 냉각수: 고압수]
- 소련의 설계인 RBMK는 전력 작동 중에 재급유가 가능하며 PWR 스타일의 압력 용기 대신 압력 튜브 설계를 채택한다는 점에서 CANDU와 유사합니다.그러나 CANDU와는 달리 매우 불안정하고 크기 때문에 격납용기 건물이 비쌉니다.RBMK 설계에서도 일련의 중대한 안전 결함이 확인되었지만, 체르노빌 사고 이후 이러한 결함 중 일부는 수정되었습니다.그들의 주된 매력은 경수와 농축되지 않은 우라늄을 사용하는 것이다.2022년 현재 8개 노선이 개방된 상태로 유지되고 있는데, 이는 주로 안전 개선과 DOE와 같은 국제 안전 기관의 도움 때문이다.이러한 안전 개선에도 불구하고, RBMK 원자로는 여전히 사용 중인 가장 위험한 원자로 설계 중 하나로 간주된다.RBMK 원자로는 구소련에만 배치되었다.
- 이러한 설계는 동작 온도가 높기 때문에 PWR에 비해 열효율이 높습니다.이 설계의 원자로는 이 개념이 개발된 영국에서 다수 운용되고 있다.오래된 설계(즉, Magnox 스테이션)는 폐쇄되었거나 가까운 미래에 폐쇄될 예정입니다.그러나 AGRs의 예상 수명은 10~20년이다.이것은 열중성자 원자로 설계입니다.폐로 비용은 원자로 노심의 대량으로 인해 높을 수 있다.
