유력한 차세대 원자로 냉각 기술

차세대 원자로 냉각 기술: HGTR과 MSR

1. HGTR (High-Temperature Gas-cooled Reactor)

정의

• 고온가스로(HGTR)는 헬륨을 냉각재로 사용하는 고온 원자로입니다.
• 고온의 열(700~1000℃)을 생산할 수 있어 기존 원자로보다 에너지 활용도가 높습니다.

특징

1. 냉각재: 헬륨 사용. 화학적으로 안정적이고 비활성 기체로서 방사성 물질의 유출 위험이 적음.
2. 연료: TRISO 연료. 삼중 코팅된 입자형 연료로, 극한의 온도에서도 안정성 유지.
3. 운영 온도: 700~1000℃. 고온 열을 활용하여 전기 생산뿐만 아니라 산업 열원, 수소 생산 등 다양한 용도로 사용 가능.
4. 안전성: 패시브 안전 설계를 통해 냉각재 손실 사고(LOCA)에도 안정적인 운전 가능.

용도

• 전력 생산: 고효율 전력 생산 가능.
• 수소 생산: 고온에서 물을 분해하여 수소를 생성.
• 산업 열원: 석유화학, 금속 가공 등에서 고온 열을 필요로 하는 공정에 활용.

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2. MSR (Molten Salt Reactor)

정의

• 용융염 원자로(MSR)는 용융염(액체 상태의 염)을 냉각재 및 연료로 사용하는 원자로입니다.
• 연료가 용융염에 용해되어 있어 고온에서도 안정적으로 작동합니다.

특징

1. 냉각재와 연료: 액체 상태의 용융염 사용.
   • 냉각재와 연료가 혼합된 형태로, 연료 교체가 쉬움.
2. 온도와 압력: 고온(500~700℃), 저압 작동.
   • 기존 고압 원자로보다 안전성이 높음.
3. 안전성:
   • 용융염은 방사성 물질을 격리하는 능력이 있어 방사성 물질 유출 가능성이 낮음.
   • 패시브 안전 설계로 사고 발생 시 자연적으로 반응을 멈추는 특성.
4. 핵연료 활용도:
   • 기존 핵연료와 사용 후 핵연료 재활용 가능.
   • 토륨과 같은 새로운 핵연료 사용 가능.

용도

• 전력 생산: 기존 원자로보다 효율적이고 안전한 전력 생산.
• 핵연료 재활용: 사용 후 핵연료를 재활용하여 자원 활용도를 높임.
• 소형 모듈 원자로(SMR): MSR은 SMR 설계에 적합.

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3. HGTR과 MSR의 비교

항목	HGTR	MSR
냉각재	헬륨	용융염
운영 온도	700~1000℃	500~700℃
운영 압력	고압	저압
연료 형태	고체(TRISO 연료)	액체(용융염과 연료 혼합)
안전성	헬륨의 안정성과 패시브 설계	저압 운영과 방사성 물질 격리 능력
주요 용도	수소 생산, 산업 열원, 전력 생산	전력 생산, 핵연료 재활용, 소형 모듈

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4. 결론

• HGTR은 고온 열을 활용할 수 있는 응용 분야가 넓어, 수소 생산과 같은 산업적 활용에서 유리합니다.
• MSR은 안전성과 효율성이 뛰어나며, 핵연료 재활용이 가능해 차세대 원자로로 주목받고 있습니다.

두 기술은 차세대 원자로 시장에서 중요한 역할을 하며,
청정 에너지 전환과 자원 활용 극대화에 기여할 것으로 기대됩니다.