| 초록 |
소듐냉각고속로(Sodium-cooled Fast Reactor, SFR)는 고속중성자로 핵분열을 일으켜 발생하는 열로 전기를 생산하고 소듐을 냉각재로 사용하는 4세대 원자로이다. 경수로에서 사용한 핵연료를 폐기하지 않고 재순환기술을 이용해 연료로 재활용할 수 있고, 핵종을 방사성 독성은 작고 반감기는 짧게 변환시킬 수 있는 장점이 있다. SFR 원형로의 동력변환 계통으로 개발 중인 과열 증기 Rankine cycle 대신 안전성과 경제성 향상을 위해 초임계 CO2 Brayton cycle의 적용 가능성에 대한 연구가 여러 나라에서 진행되고 있다. 초임계 CO2 Brayton cycle은 과열 증기 Rankine cycle의 안전성을 저해하는 요소인 소듐-물 반응에 대한 위험을 근본적으로 제거하고 500 ℃ 이상의 고온에서 운전 시 Rankine cycle보다 효율이 높은 장점이 있는 것으로 알려져 있다. 하지만 소듐-CO2 반응은 소듐-물 반응처럼 폭발적인 반응 특성을 나타내지 않는 대신 반응생성물인 Na2CO3, CO 등이 계통의 건전성 유지에 부정적 영향을 줄 수 있다. 따라서 SFR과 Brayton cycle을 연계했을 때, 원자로 열수송 계통과 동력변환 계통의 압력 경계를 형성하는 열교환기의 경계면에 균열이 발생했을 경우 일어날 수 있는 상황에 대한 정밀한 파악과 이를 대처할 수 있는 방안이 필요하다. 본 연구는 경계면 파손에 의해 고압의 CO2가 액체소듐 유로에 유입되었을 때, CO2를 신속하게 탐지하는 기술을 개발하고 계통의 운전안전성 확보 설계에 활용 가능한 실험 data를 제공하는 것을 목적으로 한다. |
