칼리머-600
1. 개요
칼리머-600은 한국원자력연구소가 설계한 액체금속로로, 4세대 원자로 국제포럼(GIF)에서 우수 모델로 선정되었다. 1997년부터 개념 설계를 시작하여 2010년 완공, 2020~2030년에 실용화할 계획이었으나, 2028년 실증로 건설을 목표로 하고 있다. 칼리머-600은 플루토늄을 핵연료로 사용하고, 우라늄 이용률을 높이는 고속증식로이며, 액체 나트륨을 냉각재로 사용한다. 한국은 금속 연료 원전을 개발 중이며, 빌 게이츠가 설립한 테라파워와 기술 협력을 진행했다.
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고속 중성자로 -
몬주 (원자로)
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고속 중성자로 -
초임계압 경수 냉각로
초임계압 경수 냉각로는 초임계 상태의 물을 냉각재와 감속재로 사용하는 원자로로, 높은 열효율과 설비 간소화를 통해 연료 경제성 및 안전성 향상을 기대할 수 있으며, 한국은 경수로형 개발에 집중하고 있고, 노심 재료 개발이 중요한 과제이다. -
액체금속 냉각 원자로 -
몬주 (원자로)
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액체금속 냉각 원자로 -
BN-600
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대한민국의 원자력 -
한국전력기술
한국전력기술은 1975년에 설립된 발전소 설계 전문 회사이며, 한국원자력연구소와 미국의 번즈 앤 로우사의 합작으로 설립되어 한국전력의 자회사로 편입되었고, 원자력 및 화력 발전소 설계 분야를 주요 사업으로 한다. -
대한민국의 원자력 -
한국원자력의학원원자력병원
한국원자력의학원원자력병원은 1963년 개소한 방사선의학연구소로 시작하여 암을 포함한 다양한 질병의 진단, 치료, 연구를 수행하며 환자 중심의 통합적인 의료 서비스와 지역사회 병·의원과의 협력체계를 구축하여 암환자에게 최적의 의료서비스를 제공하기 위해 노력하는 기관이다.
2. 역사
한국원자력연구소가 설계한 액체금속로 칼리머-600은 2001년 4세대 원자로 국제포럼(GIF)에서 당시 세계 최고였던 일본의 원자로와 함께 우수 모델로 선정되었고, 2002년 미국의 SMFR, JSFR와 함께 4세대 SFR 참조 노형으로 선정되었다. 이명박 정부의 녹색 성장 비전의 하나로 제시되기도 했다.
4세대 원자로 국제포럼(GIF) 설립 회원국은 9개국이며, 2002년 스위스, 2003년 유럽연합, 2006년 중국, 러시아가 참여했다. GIF 가입국들은 앞으로 15년 동안 1조원을 공동 투자해 수소생산로 실험로를 건설할 계획이다.
칼리머-600은 한국원자력연구소가 1997년부터 개념설계에 착수했다.
2.1. 대한민국 개발
한국원자력연구원은 1997년 칼리머-600 개발에 착수했다. 칼리머-600은 2001년 4세대 원자로 국제포럼(GIF)에서 우수 모델로 선정되었으며, 미국의 SMFR, JSFR와 함께 2002년 4세대 SFR 참조 노형으로 선정되었다. 칼리머 개발은 이명박 정부의 녹색 성장 비전 중 하나로 제시되기도 했다.
한국원자력연구원은 2010년 칼리머-600 완공, 2020~2030년에 실용화할 계획이었으나, 교육과학기술부의 원자력로드맵에 따르면 실증로 건설은 2028년으로 예정되어 있다.
칼리머-600 개발과 관련된 주요 연혁은 다음과 같다.
| 연도 | 내용 |
|---|---|
| 1997년 | 한국원자력연구원 칼리머-600 개발 시작 |
| 2001년 | 소형 소듐냉각고속로 개념설계 완료 (칼리머-150, 전기출력 150 MWe) |
| 2006년 | 중형 소듐냉각고속로 개념설계 완료 (칼리머-600, 전기출력 600 MWe) |
| 2006년 | ACPF 핵재처리장 준공 (연간 2톤 재처리, 프라이드 핵재처리장 참조) |
| 2012년 | 스텔라-1 준공 (1/9 규모, 핵연료 대신 전기로 모의실험) |
| 2013년 | 스텔라-1 가동 |
| 2013년 | 프라이드 핵재처리장 준공 (연간 10톤 재처리, 세계 최초 파이로프로세싱 핵재처리장) |
| 2017년 | 스텔라-2 준공 |
| 2028년 | 칼리머-600 실증로 준공 예정 |
2.2. 국제 협력
2001년 4세대 원자로 국제포럼(GIF)에서 한국원자력연구소가 설계한 칼리머-600이 당시 세계 최고였던 일본의 원자로와 함께 우수 모델로 선정되었다. 2002년에는 미국의 SMFR, JSFR와 함께 4세대 SFR 참조 노형으로 선정되었다.
2012년 8월부터 1년여간 빌 게이츠 이사장이 설립한 테라파워 측과 한국원자력연구원이 기술 협력을 해왔다. 테라파워는 토륨 원전 가동에 필요한 핵재처리 기술인 파이로프로세싱 기술과 금속연료를 사용하는 원자로 개발과 관련하여 한국의 칼리머-600 팀과 공동개발을 원하고 있다.
3. 기술
칼리머-600은 기존 경수로와 달리 플루토늄을 핵연료로 사용하여 핵연료 효율과 우라늄 이용률을 크게 높일 수 있다. 천연 우라늄의 99.7%를 차지하는 우라늄 238에 고속 중성자를 쏘여 플루토늄 239로 만들고, 이것이 다시 핵분열을 해서 발전하는 원리이다.
3.1. 핵연료 효율
경수로는 천연 우라늄 중 0.7% 정도인 우라늄 235를 연료로 사용한다. 그러나 칼리머-600(고속증식로)은 플루토늄을 핵연료로 사용하며, 천연 우라늄의 99.3%를 차지하는 우라늄 238에 고속 중성자를 쏘여 플루토늄 239로 만들어 핵분열을 일으켜 발전한다. 따라서 우라늄 이용률이 100배 높아진다.
기존 경수로에서는 천연 우라늄 1t 중 5kg만 이용 가능했으나, 칼리머-600에서는 350kg까지 이용할 수 있어 같은 양의 우라늄 자원에서 70배나 많은 에너지를 얻을 수 있다. 4세대 원전은 3세대 원전보다 핵연료 효율을 최대 300배 높일 수 있다고 알려져 있다.
3.2. 냉각재 및 감속재
칼리머-600은 나트륨 냉각 고속로이다. 경수나 중수와 같은 물은 감속재로 쓰여왔으나, 고속 반응로에서는 쓸 수 없다. 발전소에서 사용되는 고속 반응로들은 냉각제로 액화 금속을 채용하고 있다. 칼리머-600은 액화된 나트륨을 냉각제로 쓰고 있으며, BeO가 감속재로 쓰이고 있다.
3.3. 핵재처리 기술
한국원자력연구원은 2012년 8월부터 1년여간 빌 게이츠가 설립한 테라파워와 기술 협력을 해왔다. 테라파워의 TWR은 핵재처리로 만든 금속연료를 사용하는 원전인데, 현재 전 세계에서 금속연료를 사용하는 원자로를 개발 중인 유일한 나라가 한국이다. 한국은 칼리머-600을 개발 중이다. 토륨 원전을 가동하려면 핵재처리를 해야 하는데, 한국이 개발 중인 핵재처리 기술인 파이로프로세싱 기술이 토륨 원전 개발에도 필요하다고 한다. 테라파워는 TWR 개발과 관련해서, 한국의 칼리머-600 팀과 공동개발을 원한다.