용융염 원자로

용융염 원자로의 도해

용융염 원자로(Molten Salt Reactor, MSR)는 1차 냉각 계통으로 용융염을 사용하는 원자로 유형으로, 용융염의 낮은 증기압과 안정성, 그리고 액체 나트륨보다 반응성이 낮으며, 또한 고열을 뽑아낼 수 있어 높은 열효율을 보여준다. 이 원자로에서 사용되는 핵연료는 고체 연료봉을 쓰거나 아님 연료를 녹여 냉각제에다가 집어넣는데, 이렇게 함으로써 연료 집합체가 없어져 원자로 구조의 간소화, 연소도의 균일화, 그리고 원자로 작동중에도 재처리를 할 수 있게 되었다.

많은 디자인에서는, 연료를 UF4형태로 녹인후 용융된 불소염 화합물에 집어넣는 걸로 되어있다. 이 화합물은 감속재 역할을 하는 흑연 노심에서 임계가 된다. 용융염로는 잠재적인 원자로 사고는 줄어들지만, 잠재적 재처리중 사고는 증가하게 된다.[1] 최근의 많은 실험들은 고압에 저압을 가진 1차 계통에 초점을 두고 있는데, 많은 현대적 디자인들은 흑연구조에 세라믹 연료를 집어넣는 걸 신뢰하고 있다. 용융염은 노심에서 열을 빼내는 데 효과적일 뿐 아니라, 펌프와 파이프, 그리고 노심의 크기를 줄여 크기를 대폭 줄일 수 있다.

1954년 실행된 항공기 원자로 실험에서 영감을 얻은 작은 크기의 디자인을 발전시켜, 1965년에서 69년 용융염로 실험에서는 토륨 연료주기를 가진 증식로를 가진 원자력 발전소의 원형이 되었다. 4세대 원자로디자인 중 하나로 용융염과 고체 연료봉을 이용하는 원자로는 2025년까지 1000MWe의 원자로를 개발하기로 되어 있다.

용융염 원자로의 다른 장점은 작은 노심으로, 이점은 좀 더 많은 핵연료가 중성자를 흡수할 수 있도록 도와준다. 이점은 토륨 232가 우라늄 233으로 증식할 수 있는 요건이 된다. 그래서 작은 노심을 가진 용융염 원자로는 특히 토륨 연료주기에 적당한 원자로로 여겨지고 있다. 최근에는 용융염 원자로에 토륨 연료주기를 가동시키기 위해서 우라늄과 플루토늄을 집어넣지 않고 연료에 양성자 빔을 조사하여 생긴 중성자로 원자로를 가동시키는 구상도 진행되고 있다.

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