기본 콘텐츠로 건너뛰기

안타레스 모듈형 마이크로 원자로 초기 임계점 도달

 




(Credit: Antares)

​

​

최근 소형 모듈형 원자로 (SMR)가 차세대 원자력 기술로 주목받는 가운데 미국의 안타레스 (Antares)는 40년 만에 미국에서 민간이 개발한 최초의 비경수로 원자로를 본격 테스트하기 시작했습니다. 이 회사가 개발한 마크-0 (Mark-0) 시험 원자로는 지난 6월 4일 미국 아이다호 국립 연구소 (Idaho National Laboratory(INL))에서 초기 임계(Initial Criticality)에 도달했습니다.

​

"초기 임계" 또는 "무출력 연료 임계"는 원자로가 핵 연쇄 반응을 시작하는 데 필요한 최소 출력 수준까지만 가동하는 것으로, 상당한 열에너지를 발생시키거나 능동적인 냉각수 흐름을 필요로 하지 않고 원자로의 전산 물리 모델, 노심 형상, 제어봉 성능 및 초기 중성자 거동을 검증하는 것입니다. 다시 말해 전력 생산 없이 원자로의 안전성을 시험하는 것입니다.

​

안타레스 원자로의 특징은 HALEU(High-Assay Low-Enriched Uranium, 고농축 저농축 우라늄, 19.75% 농축) 기반 TRISO (Tristructural Isotropic fuel) 입자를 사용한다는 것입니다. TRISO 입자는 핵 연료를 여러 층으로 둘러싸서 만든 씨앗 크기의 연료 입자로 각각의 입자가 핵 연료를 저장하는 용기 역할을 해 섭씨 1600-1800도의 고온에서도 멜트다운을 일으키지 않는 것이 특징입니다.

​

과거 핵연료봉이 많은 양의 핵연료를 격리 없이 한 번에 다루다가 통제하기 힘든 핵 반응을 일으켜 노심이 녹아내리는 노심용융 (멜트다운)을 일으키는 것을 막기 위한 설계입니다. 안타레스의 TRISO 연료는 우라늄-235를 우라늄 옥시카바이드 형태로 만들어 19.75%까지 농축한 후 탄소와 세라믹 층으로 캡슐화하여 원통형으로 압축한 다음 원자로 노심에 장전합니다.​

​

각각의 원자로는 100kW-1MW 정도의 낮은 용량으로 쉽게 대량 생산이 가능하며 필요할 때마다 추가하거나 교체할 수 있게 개발됐습니다. (사진 참조) 이렇게 만든 연료는 물이 아니라 나트륨을 냉각제로 사용합니다. 나트륨은 끓는 점이 섭씨 833도로 높고 물처럼 급격히 증기로 팽창하지 않기 때문에 고압의 압력 용기가 필요 없어 사고 위험성이 낮습니다.

​

안타레스의 원자로는 액체 나트륨 열 파이프를 이용한 냉각 방식을 사용합니다. 이 밀폐된 강철 튜브에는 펌프나 움직이는 부품이 없습니다. 원자로에서 발생하는 열이 나트륨을 기화시켜 열교환기로 이동시킨 후, 응축되어 내부의 모세관 구조를 통해 다시 원자로 노심으로 돌아갑니다. 이런 수동 냉각 시스템 덕분에 전력 공급이 완전히 중단되는 상황에서도 원자로를 계속 냉각할 수 있어 멜트다운을 막습니다.

​

현재 트럼프 행정부에서는 적극적으로 원자력을 밀고 있습니다. 2025년부터 시작된 원자로 시범 프로그램(Reactor Pilot Program)에 따라 제조사들은 초기 기술 검증을 위한 표준 원자력규제위원회(NRC) 상업 허가 경로 대신, 에너지부(DOE)의 독립적인 안전 승인 및 감독 절차를 연방 연구소 부지에서 활용하여 차세대 원자로 개발을 빠르게 진행할 수 있습니다.

​

다만 경제성이나 안전성 검증처럼 남은 절차도 적지 않습니다. 이런 마이크로 모듈형 원자로는 크기가 작은 대신 규모의 경제라는 측면에서는 불리한 부분도 있습니다. 하지만 1차 목표가 상업 발전보다는 사실 빠른 설치가 필요한 군용 소형 원자로이기 때문에 나름 이런 틈새 시장을 공략하면 가능성은 있어 보입니다.

​

정권이 바뀌더라도 실제 양산 및 배치가 가능할지 주목됩니다.

​

​

참고

​

https://newatlas.com/energy/antares-modular-next-gen-us-nuclear-reactor-critical/

​

https://www.energy.gov/articles/department-energy-celebrates-first-advanced-reactor-criticality

라벨:

댓글

댓글 쓰기

이 블로그의 인기 게시물

벨 V-280 Valor 시험 비행 성공

( The V-280 Valor flew for the first time at Bell Helicopter's Amarillo Assembly Center in Texas(Credit: Bell Helicopter/YouTube) )  앞서 소개드린 V-280 발러가 첫 번째 비행 테스트에 성공했다는 소식입니다. V-22 오스프리의 소형화 버전이라고 할 수 있는 V-280 발러는  미 육군의 차세대 헬기 사업인 Future Vertical Lift (FVL)에 입찰을 시도하는 틸트로터기로 현재 미 육군이 주력으로 사용하는 블랙호크 헬기와 비슷한 체급입니다. 다만 틸트로터기인 만큼 최고 속도나 항속 거리면에서 더 유리합니다. 스펙은 이전 포스트를 참조해 주시기   이전 포스트:  https://blog.naver.com/jjy0501/221115245986  (동영상)   V-280 발러는 틸트로터기의 더 대중화 될 수 있을지를 검증하는 중요한 무대가 될 것입니다. V-22 오스프리의 경우 복잡한 구조로 인해 가격이 너무 비싸져서 사실 미국은 몰라도 그 동맹국에 널리 도입되기는 어려운 부분이 있습니다. V-280 역시 가격이 아주 저렴할 것 같지는 않지만, 좀 더 합리적인 대안은 될 수 있을 것 같습니다. 만약 성공적인 결과가 나오면 한국을 포함한 미국의 동맹국에서 도입을 검토할 수 있을지 모르겠다는 생각입니다.   참고  https://newatlas.com/bell-v-280-valor-maiden-flight/52663/
댓글 쓰기
자세한 내용 보기

세상에서 가장 큰 벌

( Wallace's giant bee, the largest known bee species in the world, is four times larger than a European honeybee(Credit: Clay Bolt) ) (Photographer Clay Bolt snaps some of the first-ever shots of Wallace's giant bee in the wild(Credit: Simon Robson)  월리스의 거대 벌 (Wallace’s giant bee)로 알려진 Megachile pluto는 매우 거대한 인도네시아 벌로 세상에서 가장 거대한 말벌과도 경쟁할 수 있는 크기를 지니고 있습니다. 암컷의 경우 몸길이 3.8cm, 날개너비 6.35cm으로 알려진 벌 가운데 가장 거대하지만 수컷의 경우 이보다 작아서 몸길이가 2.3cm 정도입니다. 아무튼 일반 꿀벌의 4배가 넘는 몸길이를 지닌 거대 벌이라고 할 수 있습니다.   메가칠레는 1981년 몇 개의 표본이 발견된 이후 지금까지 추가 발견이 되지 않아 멸종되었다고 보는 과학자들도 있었습니다. 2018년에 eBay에 표본이 나왔지만, 언제 잡힌 것인지는 알 수 없었습니다. 사실 이 벌은 1858년 처음 발견된 이후 1981년에야 다시 발견되었을 만큼 찾기 어려운 희귀종입니다. 그런데 시드니 대학과 국제 야생 동물 보호 협회 (Global Wildlife Conservation)의 연구팀이 오랜 수색 끝에 2019년 인도네시아의 오지에서 메가칠레 암컷을 야생 상태에서 발견하는데 성공했습니다.   메가칠레 암컷은 특이하게도 살아있는 흰개미 둥지가 있는 나무에 둥지를 만들고 살아갑니다. 이들의 거대한 턱은 나무의 수지를 모아 둥지를 짓는데 유리합니다. 하지만 워낙 희귀종이라 이들의 생태에 대해서는 거의 알려진 바가 없습니다.  (동영상)...
댓글 쓰기
자세한 내용 보기

몸에 철이 많으면 조기 사망 위험도가 높다?

 철분은 인체에 반드시 필요한 미량 원소입니다. 헤모글로빈에 필수적인 물질이기 때문에 철분 부족은 흔히 빈혈을 부르며 반대로 피를 자꾸 잃는 경우에는 철분 부족 현상이 발생합니다. 하지만 철분 수치가 높다는 것은 반드시 좋은 의미는 아닙니다. 모든 일에는 적당한 수준이 있게 마련이고 철 역시 너무 많으면 여러 가지 질병을 일으킬 수 있습니다. 철 대사에 문제가 생겨 철이 과다하게 축적되는 혈색소증 ( haemochromatosis ) 같은 드문 경우가 아니라도 과도한 철분 섭취나 수혈로 인한 철분 과잉은 건강에 문제를 일으킬 수 있습니다. 하지만 높은 철 농도가 수명에 미치는 영향에 대해서는 잘 알려지지 않았습니다.   하버드 대학의 이야스 다글라스( Iyas Daghlas )와 임페리얼 칼리지 런던의 데펜더 길 ( Dipender Gill )은 체내 철 함유량에 영향을 미치는 유전적 변이와 수명의 관계를 조사했습니다. 연구팀은 48972명의 유전 정보와 혈중 철분 농도, 그리고 기대 수명의 60/90%에서 생존 확률을 조사했습니다. 그 결과 유전자로 예측한 혈중 철분 농도가 증가할수록 오래 생존할 가능성이 낮은 것으로 나타났습니다. 이것이 유전자 자체 때문인지 아니면 높은 혈중/체내 철 농도 때문인지는 명확하지 않지만, 높은 혈중 철 농도가 꼭 좋은 뜻이 아니라는 것을 시사하는 결과입니다.   연구팀은 이 데이터를 근거로 건강한 사람이 영양제나 종합 비타민제를 통해 과도한 철분을 섭취할 이유는 없다고 주장했습니다. 어쩌면 높은 철 농도가 조기 사망 위험도를 높일지도 모르기 때문입니다. 그러나 임산부나 빈혈 환자 등 진짜 철분이 필요한 사람들까지 철분 섭취를 꺼릴 필요가 없다는 점도 강조했습니다. 연구 내용은 정상보다 높은 혈중 철농도가 오래 유지되는 경우를 가정한 것으로 본래 철분 부족이 있는 사람을 대상으로 한 것이 아니기 때문입니다. 낮은 철분 농도와 빈혈이 건강에 미치는 악영향은 이미 잘 알려져 있기 때문에 철...
댓글 쓰기
자세한 내용 보기