첫 4세대 원자로 실증기를 건설하는 미국

(Kairos Power)

냉각제로 물을 사용하지 않는 4세대 원자로의 첫 승인 모델인 카이로스 파워 (Kairos Power)의 실험용 원자로 실증기가 테네시 오크 릿지 (Oak Ridge, Tennessee)에 건설되고 있습니다. 헤르메스 (Hermes)라는 명칭의 이 실험용 실증기는 실제 전력망에 연결되어 전력을 공급하는 용도는 아니고 실험 목적으로 건설된 것입니다.

카이로스 파워의 4세대 원자로는 용융염 플루오린화염 냉각 (molten fluoride salt-cooled) PBR(pebble-bed reactor)이라는 독특한 방법을 이용합니다. 이 방법이 안전한 이유는 고압의 수증기를 만들지 않는데 있습니다. 물 대신 높은 온도에서도 기화하지 않는 용융염을 사용하면 고압의 압력 용기가 필요 없고 폭발이나 누출 가능성도 최소화 할 수 있습니다.

참고로 카이로스 파워에 대해서는 앞에서도 짧고 소개한 바 있습니다. 당시 미 에너지부의 지원을 받은 연구팀 가운데서 카이로스가 최종적으로 승인을 받았습니다.

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용융염은 다른 4세대 원자로에서도 사용되지만, PBR의 특징은 연료를 작은 자갈 같은 연료 페블에 나눠서 담는다는 것입니다. TRi-structural ISOtropic (TRISO)이라는 방식으로 연료를 수천 개 이상의 작은 공 안에 넣고 이를 밀폐해 하나의 반응로로 만들어 한 번에 많은 연료가 모여 노심 용융이 일어나는 현상을 방지합니다. 또 만약 문제가 생겨 외부에서 냉각이 이뤄지지 않더라도 온도가 오르면서 자연적으로 핵분열 반응이 중단되며 용융염이 자연적으로 대류하면서 열을 식혀 별도의 전력 공급이나 제어 없이 자동으로 냉온 정지가 이뤄집니다.

카이로스 파워의 헤르메스 원자로는 섭씨 585도의 고온에서 작동해서 에너지 효율이 우수하며 특별한 압력 용기를 필요로 하지 않기 때문에 원자로 자체의 제조 단가도 저렴할 것으로 기대됩니다. 다만 생각한 대로 작동할지 검증하기 위해 앞으로 건설될 실험로에서 몇 년간 테스트가 필요합니다.

현재 건설을 시작한 빌 게이츠의 테라 파워와 함께 4세대 원자로가 원자력 비중이 날로 줄어드는 미국에서 다시 한 번 원자력 르네상스를 일으킬 지 주목됩니다.

참고

https://newatlas.com/energy/first-officially-approved-us-gen-iv-nuclear-reactor/

https://kairospower.com/external_updates/kairos-power-begins-construction-on-hermes-low-power-demonstration-reactor/

https://en.wikipedia.org/wiki/Pebble-bed_reactor

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