CANada Deuterium Uranium reactor (CANDU)
캐나다식 중수-우라늄 원자로
개요[편집 | 원본 편집]
가압수형 원자로의 일종으로, 그 중에서도 감속재로 중수를 사용하고, 핵연료로 우라늄을 사용하는 형태의 원자로를 이른다. 중수로하면 대표적으로 꼽히는 방식으로, CANDU 그 자체가 거의 사실상의(de facto) 가압수형 중수로를 이르는 말처럼 사용되고 있다. 그러나 정확히는 캐나다의 인증이 없으면 정식 CANDU는 아닌 셈. 이름에서 알 수 있듯 캐나다에서 개발되었으며, 캐나다의 모든 원자력 발전소는 CANDU형이다. 이렇게 된데는 맨해튼 프로젝트의 영향이 큰데, 맨해튼 프로젝트에서 사용할 중수를 만드는 공장이 캐나다에 있었기 때문.
대한민국에서는 월성원자력발전소에서 이 방식의 원자로를 기동하고 있다. 그러나 연한이 다가오는만큼, 4기 모두 폐지될 가능성이 높은 상황. 새로 지어지는 신월성원자력발전소에 사용된 원자로들은 CANDU와 붙어서 이긴 국산 개량형 가압수형 경수로(1기형 1,000 kWe급 OPR-1000)을 사용하고 있으므로, 장기적으로는 대한민국에서 중수로는 사라질 예정.DUPIC은 왜 개발했나
성질[편집 | 원본 편집]
기본적인 디자인 자체는 경수형 가압수형 원자로를 그대로 사용하고 있다. 다만 1차 계통(감속재)로 사용되는 것이 2H가 포함된 중수라는 것이 다르다. 경수의 수소원자(경수소; 1H)는 중성자가 없으며, 그 다음 수소원자(중수소; 2H)가 안정적인 형태기 때문에, 중성자를 쉽게 흡수해버리는 나쁜 감속재다. 이 때문에 연료로 농축 우라늄을 쓸 필요가 있다. 그러나 중수는 중수소가 포함되어 있으며, 그 다음 수소원자(삼중수소; 3H)는 비교적 불안정한 형태기 때문에 중성자를 쉽게 흡수하지 않고, 튕겨낸다. 이 때문에 연료로 농축 우라늄을 쓸 필요 없이, 천연 우라늄을 넣어도[1] 동작하며, 동작 중 연료봉 교체가 자유로운 편이다. 그래서 골고루 타게 섞어주기도 한다. 문제는 아직 조합법이 완벽하지 않아서 노하우로 연료를 갈아버리는 게 함정...
브루스 원자력 발전소 1호기에 연료를 장전하는 모습이다.
그러나 이러한 특성은 위험한 요소도 몇 개 가지고 있다. 먼저 삼중수소가 안 생기는 것은 아니다. 삼중수소는 반감기 약 12년으로 베타 붕괴를 하며 방사선을 내는 방사성 물질이다[2]. 삼중수소 밀도가 경수로에서 발생하는 양보다 크기 때문에 별도의 포집기가 필요할 수준에 이르기도 한다. 또한, 천연 우라늄을 사용할 수 있는 것이 문제가 되는데, 238U 밀도가 높은 천연 우라늄을 그대로 중수로에 돌리게 되면 무기에 쓰는 플루토늄-239 (239Pu)가 튀어나오게 된다. 플루토늄은 독성도 심할뿐더러, 무기에 사용되기 쉽기 때문에 문제가 된다. 이 때문에 북한에다가 핵 개발을 하지 말라고 경수로 지원 사업을 해준 것[3].
같이 보기[편집 | 원본 편집]
- 가압수형 원자로 - 주로 가압수형 원자로는 경수로로 일컬어지기는 하지만, 디자인이 비슷하며 경우에 엄밀히는 가압수형 중수로도 포함은 된다.
각주
- ↑ 당연하지만 농축 우라늄을 쓸 수도 있다. 그러나 비용상 대개는 천연 우라늄을 쓴다. 혹은 핵연료 재처리를 통해 생산된 재처리후 연료 (MOX 연료)로도 동작이 가능하다.
- ↑ 물론 현재 쓰는 자체발광형 야광도료 등에도 포함되기는 하지만 대개는 극미량이다.
- ↑ 그러나 결국 기어이 핵 무기로의 전용에는 성공을 했다.