칼리머-600
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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.
한국원자력연구소가 설계한 액체금속로 칼리머-600은 2001년 4세대 원자로 국제포럼(GIF)에서 당시 세계 최고였던 일본의 원자로와 함께 우수 모델로 선정되었고,[1] 2002년 미국의 SMFR, JSFR와 함께 4세대 SFR 참조 노형으로 선정되었다. 이명박 정부의 녹색 성장 비전의 하나로 제시되기도 했다.[2]
2. 역사
4세대 원자로 국제포럼(GIF) 설립 회원국은 9개국이며, 2002년 스위스, 2003년 유럽연합, 2006년 중국, 러시아가 참여했다.[3] GIF 가입국들은 앞으로 15년 동안 1조원을 공동 투자해 수소생산로 실험로를 건설할 계획이다.[1]
칼리머-600은 한국원자력연구소가 1997년부터 개념설계에 착수했다.[4]
2. 1. 대한민국 개발
한국원자력연구원은 1997년 칼리머-600 개발에 착수했다.[4] 칼리머-600은 2001년 4세대 원자로 국제포럼(GIF)에서 우수 모델로 선정되었으며, 미국의 SMFR, JSFR와 함께 2002년 4세대 SFR 참조 노형으로 선정되었다.[1] 칼리머 개발은 이명박 정부의 녹색 성장 비전 중 하나로 제시되기도 했다.[2]
한국원자력연구원은 2010년 칼리머-600 완공, 2020~2030년에 실용화할 계획이었으나,[4] 교육과학기술부의 원자력로드맵에 따르면 실증로 건설은 2028년으로 예정되어 있다.[2]
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[6] (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[7] |
2. 2. 국제 협력
2001년 4세대 원자로 국제포럼(GIF)에서 한국원자력연구소가 설계한 칼리머-600이 당시 세계 최고였던 일본의 원자로와 함께 우수 모델로 선정되었다.[1] 2002년에는 미국의 SMFR, JSFR와 함께 4세대 SFR 참조 노형으로 선정되었다.[2]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.[5]
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.[5]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.[4] 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.[1]4. 4세대 원전
칼리머는 대한민국의 4세대 원전이다. 1, 2, 3세대가 물을 냉각재로 사용하는 우라늄 원전인데 비해, 4세대는 액체금속을 냉각재로 사용하는 플루토늄 원전이다. 칼리머-600은 전기출력 600 MWe이며, 경제성과 안전성, 친환경성이 강화되었다.[1] 1997년부터 2028년까지 개발될 예정이다.
4. 1. 세대별 원전 비교
| 구분 | 특징 | 비고 |
|---|---|---|
| 1세대 원전 | 경제성 중점 | |
| 2세대 원전 | OPR-1000, 전기출력 1000MW, 안전성 강화 | |
| 3세대 원전 | APR-1400, 전기출력 1400MW, 경제성과 안전성 강화 | 1992년 - 2002년 개발 |
| 4세대 원전 | 칼리머-600, 전기출력 600MW, 경제성과 안전성, 친환경성 강화, 액체금속 냉각 플루토늄 원전 | 1997년 - 2028년 개발 |
참조
[1]
뉴스
‘클린原電’서 수소 휘발유 펑펑…제주서 국제 원자로회의 열려
https://news.naver.c[...]
동아사이언스
2004-08-31
[2]
뉴스
(2009 녹색성장 비전) 4. 원자력의 미래 ‘SFR’
https://news.naver.c[...]
서울신문
2009-03-23
[3]
웹인용
Future nuclear systems
https://web.archive.[...]
2009-05-07
[4]
뉴스
(원자력 안전) 4세대 원자로 '칼리머' 2020년께 실용화
https://news.naver.c[...]
한국경제
2006-09-13
[5]
뉴스
1979년 8월 8일 동아일보 3면
[6]
뉴스
https://news.naver.c[...]
[7]
뉴스
https://news.naver.c[...]
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