소형원자로의 과학적 원리는 무엇인가요?
아침에 신문을 보니 소형원자로에 대한 기사가 나오는데 생소합니다이러한 소형원자로에 과학적 원리 및 어떤 특징이 있는지 알고 싶어요
안녕하세요. 김민규 과학전문가입니다.
본래 사용되는 대형의 원자력발전소의 장점만을 극대화하여 소형으로 축소한 설비입니다. 하지만 아직까지는 기술적으로 완전하지 못하여 방사능 유출 등의 안정성이 문제가 되어 실용화 단계는 아닙니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.
안전하고 경제적이라고 평가되는 차세대 원전으로, 대형 원전의 발전용량이 1000~1400MW인 데 반해 SMR은 300MW급 이하로 건설된다. SMR은 공장에서 제작해 조립이 가능하기 때문에 건설 기간을 대폭 줄여 비용을 절감할 수 있다. 또 원자로, 증기 발생기, 가압기 등으로 분리된 대형 원전과 달리 일체형으로 돼 있다. 즉, 모든 장비가 원자로 안에 들어가 있으며, 원자로는 수조 안에서 작동하기 때문에 사고가 발생해도 원자로 주변의 물로 바로 열을 식힐 수 있어 상대적으로 안전하다. 여기다 기존 원전은 냉각수를 얻을 수 있는 해안 부근에 건설해야 하는 반면, SMR은 어디든지 건설할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 SMR에 대해서는 크기만 작아진 원전이라는 비판이 있으며, 원전 운영인력이 대형 원전과 큰 차이가 없고 이것이 발전 단가에 반영될 수 있어 향후 상용화를 위해서는 충분한 연구개발이 필요하다는 주장이 나온다.SMR은 미국, 중국, 일본, 프랑스, 러시아, 한국 등 주요국에서 70여 종을 개발 중이다.
빌 게이츠, 나트륨 소형 모듈 원자로 건설 계획 발표
빌 게이츠 마이크로소프트(MS) 창업자는 기후변화 대응을 위한 친환경 에너지 발굴을 위해, 자신이 설립한 원전 기업인 테라파워와 워런 버핏 버크셔 해서웨이 회장 소유의 전력회사 퍼시피코프가 미국 서부 와이오밍주의 석탄공장 부지에 나트륨(natrium)을 활용한 소형 모듈 원자로를 건설할 계획이라고 2021년 6월 밝혔다. 이 나트륨 소형 모듈 원자로 건설에는 10억 달러가 투입될 예정이다.
기존 경수로나 중수로는 열중성자를 이용하지만, 이 원자로는 고속 중성자로 핵분열을 일으키는데, 이때 발생하는 열을 끓는점이 높은 액체 나트륨(소듐, Na)으로 냉각시켜 만든 증기로 전기를 생산하는 소듐냉각고속로(SFR) 방식이다. 액체 나트륨의 경우 사고가 발생해도 원전 노심에서 발생하는 열을 수용할 수 있어 안전성이 높다고 평가된다. 또한 사용후핵연료를 연료로 재활용할 수 있어 효율이 높고, 핵폐기물을 줄일 수 있어 기후위기에 대응하는 차세대 원전으로 주목받고 있다.
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
핵융합은 가장 간단하고 깨끗한 형태의 핵반응입니다. 이 과정에서 두 개의 가벼운 원자핵이 합쳐져 더 무거운 원자핵을 생성하고, 그 과정에서 엄청난 양의 에너지가 방출됩니다. 이러한 핵융합은 태양과 같은 별에서 일어나는 주요한 에너지 공급원입니다. 그러나 핵융합을 지속적으로 발생시키기 위해서는 매우 높은 온도와 압력이 필요합니다. 핵분열은 무거운 원자핵이 분열하여 두 개의 가벼운 원자핵을 생성하는 반응입니다. 이 과정에서 역시 많은 양의 에너지가 방출됩니다. 핵분열은 일부 방사성 동위원소를 가진 원자핵에서 자연적으로 발생하며, 원자로에서 사용되는 핵발전에도 기반을 두고 있습니다. 핵분열을 유지하기 위해서는 원자핵을 충분히 높은 중성자의 에너지로 노출시켜야 합니다.
안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.
소형원자로는 일반적인 원자력발전과 마찬가지로 핵 연료봉으로부터 발생하는 열로 물을 끓여증기를 생산하고, 이 열로 에너지를 얻게됩니다.
이 시스템을 작게하여 잠수함이나 항공모함의 핵추진연료로 사용하거나, 대형원자로건설이 어려운곳에 발전용도로 사용하기도합니다.
안녕하세요. 홍기윤 과학전문가입니다.
SMR, 소형모듈원자로는 대형 원자력발전소의 단점을 줄이고 장점을 극대화하기 위해 원자로의 크기를 작게 축소한 설비를 의미합니다. 원자력발전은 기존의 화력발전을 훨씬 상회하는 출력과 효율을 보여주며 신재생에너지와 같은 친환경이라는 장점이 있지만 방사능 유출, 안전성등의 문제로 많은 반대에 부딪히기도 합니다.
SMR의 가장 큰 특징은 원자로 설비의 주요 구성 기기들이 하나의 모듈에 들어있다는 점입니다. 각 설비를 연결하는 파이프가 필요 없기 때문에 완전 밀폐형으로 제작할 수 있으며 파이프 균열을 통해 유출될 수 있는 방사능 오염 냉각수의 가능성이 사라진다는 점도 장점입니다.
안녕하세요. 강종훈 과학전문가입니다.
우리가 흔히 알고 있는 대형원자로와 비교해보았을때 소형 원자로는 기본적인 작동 원리에서 유사합니다. 둘 다 핵 분열 원리를 활용하여 열을 생성하고, 그 열을 전기 에너지로 변환합니다. 이러한 원자로는 핵 연료 (일반적으로 우라늄 또는 플루토늄 등)를 사용하고, 핵 분열 반응에 의해 발생하는 중성자를 제어하고 이를 이용해 열을 생성합니다.
주요 차이점은 주로 규모, 용도, 안전 규제 및 경제성 등과 관련이 있습니다. 대형 원자로는 대규모 전력 공급을 위해 설계되어 있으며, 소형 원자로는 작은 규모의 전력 공급이나 특정 용도에 맞게 설계됩니다. 이에 따라 각각의 원자로는 조금 다른 설계와 운영 특성을 갖습니다.
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.
기존의 대형 원자력 발전소와 달리 배관 없이 주요기기를 하나의 용기 안에 배치해 일반적으로 500MW급 이하인 중·소형원자로(SMR)를 말하며 IAEA(세계원자력에너지협회)는 300MW급 이하를 소형원자로, 700MW이하를중형원자로로 분류하며 ‘Small Modular Reactor’ 혹은 ‘Small and Medium Sized Reactors’라는 의미로 SMR을 약어로 사용합니다. SMR은 특성상 원자로 냉각제 배관 파손으로 인한 방사능 유출가능성이 없어 일반 원전 대비 안전성이 높고, 발전용수가 적게 들어 해안이 아닌 내륙에도 건설이 가능하며, 건설 비용이 저렴하고 건설 기간이 짧다는 장점이 있습니다.
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.
소형원자로는 기존의 대형원자로에 비해 크기가 작고, 출력이 낮은 원자로를 말합니다. 소형원자로는 다양한 용도로 활용될 수 있으며, 특히 발전, 해수 담수화, 의료, 산업 등에 적용될 수 있습니다. 소형원자로의 과학적 원리는 기존의 대형원자로와 동일합니다. 핵분열을 통해 열을 발생시키고, 이 열을 이용하여 증기를 발생시켜 터빈을 돌려 전기를 생산합니다.
