가압수형 원자로

기본 원리

Pressurized Water Reactor (PWR)
加壓水形 原子爐
가압수형 원자로

개요

원자로의 한 종류로, 이름에서 알 수 있듯 물에 압력을 가한 형태의 원자로다. 대한민국에서는 가장 일반적으로 쓰이는 원자로이며, 세계적으로 볼 때도 상당히 일반적으로 쓰이는 원자로다. 소련/러시아에선 독자적으로 가압수형 원자로를 개발해서 VVER(Водо-водяной энергетический реактор, Vodo-Vodyanoi Energetichesky Reactor 혹은 Water-Water Energetic Reactor)이란 이름을 붙이고 국영 원자력 기업인 로사톰에서 전세계를 상대로 대규모 비즈니스를 벌였으나 우크라이나 전쟁때문에 망했어요...

성질

일반적으로 부르는 가압수형 원자로는 경수로로, 감속재 및 냉각재로 모두 일반적인 물, 즉 ¹H가 포함된 경수를 쓴다. 그러나 중수로 형태로 중수를 사용할 수도 있으며, 가장 대표적인 형태인 CANDU로 역시 가압수형 원자로 형태를 띠고 있다. 그러나 세부적으로는 다소 다르기 때문에 일반적으로는 여전히 가압수형 원자로라 부르는 것들은 경수로다.

물이 도는 계통이 비등수형 원자로와 달리 원자로 계통(1차)와 터빈 계통(2차)가 분리되어 있다는 것이 특징으로, 1차 계통(감속재 및 열 전달)은 대략 15 MPa 상당의 압력을 걸어 수백도의 온도에도 끓지 않도록 하고 있다. 2차 계통(기력 발생)은 대략 6.5 MPa의 압력으로 270도 내지는 300도 정도에서 기화되며, 기화되는 수증기를 통해 기력으로 발전을 하는 것이 가압수형 원자력 발전소다. 2차 계통은 보통 냉각수를 통해 냉각되어 액화되어 순환한다.

노심에 물이 항상 가득 차 있으며, 1차 계통에 손상이 있어 외부로 물이 유출되지 않는 한 감속재의 손실 및 노심용융의 가능성이 거의 없다는 것이 가장 큰 장점이다. 또한 제어봉의 투입이 원자로 상단부에서 이루어지기 때문에 제어봉 투입부를 통한 누출의 가능성이 적고, 유사시 자유낙하를 통해 제어봉을 투입할 수 있다. 멜트다운 시에 노심용융물이 중력에 의해 바깥으로 샐 가능성이 적다는 것 역시도 큰 장점이다.

2차 계통이 1차 계통이 완전히 분리되어 있어 핵연료와 직접 닿은 물이 원자로 건물 밖으로 나오지 않아 방사능 관리가 용이하다는 이점이 있다. 이 이점을 활용, 2차 계통의 폐열을 포함한 냉각수로 사용된 온배수는 다른 용도로 이용할 수도 있다. 다만 열효율적인 면에서, 1차-2차 열교환 단계에서 에너지 손실이 다소 있어 효율은 비등수형 원자로보다 떨어진다. 그럼에도 이중 계통으로 비교적 안전하기 때문에 많이 선택되는 것.

같이 보기

• 비등수형 원자로
• CANDU - 가압수형 원자로와 비슷하나 중수로인 형태.