公开(公告)号：KR101016710B1

公开(公告)日：2011-02-25

申请号：KR1020070113224

申请日：2007-11-07

Applicant: 재단법인서울대학교산학협력재단

Inventor： 황일순 ,  김창효 ,  김명현 ,  유봉 ,  주한규 ,  임준 ,  한동윤 ,  최성열 ,  조재현

IPC: G21C1/02

CPC classification number: Y02E30/34

Abstract: 본 발명의 핵비확산적 안전ㆍ보안식 자동제어 캡슐형 원자로(Proliferation- resistant Accident-tolerant Secure Capsular Autonomous Reactor, PASCAR)는 정격 열출력 1MW 이상 100MW 이하의 범위를 갖는 액체금속 냉각 소형 원자로이다. 본 발명의 원자로 냉각재는 기본적으로 납-비스무스 액체금속이고, 납 액체금속도 포함하며 냉각 방식은 능동 펌프를 사용하지 않는 자연순환 방식이며, 일차계통은 Capsule 모양의 단순한 구조를 가지고 있다. 본 발명의 원자로는 지진 발생 시 원자로에 가해지는 충격을 줄이기 위하여 2차원 또는 3차원 면진 시스템으로 지지되며 방사선 차폐, 항공기 추락에 대비한 물리적 방호를 위해 지하에 설치된다. 핵연료와 제어봉을 포함하는 일체형 노심은 초기 장전 후 20년간 가동이 가능하며, 사용후 노심은 납으로 차폐가 되는 별도의 용기에 저장된 후 재활용 시설로 수송되며, 새 노심이 삽입된다.
본 발명에 이용되는 노심(Reactor Core)은 핵연료 및 제어봉을 포함하는 일체형으로서 두 가지 모델 중 하나를 채택한다. 첫 번째 모델은 정사각형배열의 핵연료 집합체에 봉상의 금속핵연료(U-Zr)를 사용한다. 두 번째 모델은 정육각형배열의 핵연료 집합체에 봉상의 산화우라늄(UO
2) 를 연료로 사용한다. 본 발명의 원자로의 초기 노심에 사용되는 우라늄은 최고 20%의 U-235 농축도를 갖는다. 두 모델 모두가 고 속중성자 핵반응 특성을 이용하므로 원자로에 핵연료를 장전 후 20년 이상의 장기간 가동이 가능하므로 핵연료의 재장전에 따른 비용 및 핵 확산 위험을 혁신적으로 경감시키는 장점이 있다.
원자로 계통은 60년 이상의 설계 수명을 가지며, 재장전되는 노심은 핵비확산성 조성의 우라늄-초우라늄(U-TRU) 연료를 사용할 수 있다. 유사한 형태의 원자로가 러시아 및 일본[1,2]에서 개발하고 있으나, 이 경우 일차계통에서 펌프를 사용한다는 점에서 본 발명과 다르다. 또한 펌프를 사용하지 않는 설계를 미국[3]에서 개발하고 있으나 핵연료로서 질화물(Nitride fuel)을 사용한다는 점에서 본 발명과 차별된다.
본 발명을 통해 위에서 제시한 노심 구조의 실용성, 원자로 재료의 내부식성, 납-비스무스의 냉각재로서의 자연순환 냉각능력 등을 적용하여 아래와 같이 다양한 목적에 사용될 수 있다.
① 핵변환 검증 및 재료 조사시험 연구용 고속원자로
② 증기 발생기 및 터빈 발전기를 적용한 소형 발전용 고속원자로
③ 증기 발생기를 이용한 열의 이용으로 해수 담수화, 수소 생산 또는 지역난방용 고속원자로

公开(公告)号：KR1020090047186A

公开(公告)日：2009-05-12

申请号：KR1020070113224

申请日：2007-11-07

Applicant: 재단법인서울대학교산학협력재단

Inventor： 황일순 ,  김창효 ,  김명현 ,  유봉 ,  주한규 ,  임준 ,  한동윤 ,  최성열 ,  조재현

IPC: G21C1/02

CPC classification number: Y02E30/34

Abstract: 본 발명의 핵비확산적 안전ㆍ보안식 자동제어 캡슐형 원자로(Proliferation- resistant Accident-tolerant Secure Capsular Autonomous Reactor, PASCAR)는 정격 열출력 1MW 이상 100MW 이하의 범위를 갖는 액체금속 냉각 소형 원자로이다. 본 발명의 원자로 냉각재는 기본적으로 납-비스무스 액체금속이고, 납 액체금속도 포함하며 냉각 방식은 능동 펌프를 사용하지 않는 자연순환 방식이며, 일차계통은 Capsule 모양의 단순한 구조를 가지고 있다. 본 발명의 원자로는 지진 발생 시 원자로에 가해지는 충격을 줄이기 위하여 2차원 또는 3차원 면진 시스템으로 지지되며 방사선 차폐, 항공기 추락에 대비한 물리적 방호를 위해 지하에 설치된다. 핵연료와 제어봉을 포함하는 일체형 노심은 초기 장전 후 20년간 가동이 가능하며, 사용후 노심은 납으로 차폐가 되는 별도의 용기에 저장된 후 재활용 시설로 수송되며, 새 노심이 삽입된다.
본 발명에 이용되는 노심(Reactor Core)은 핵연료 및 제어봉을 포함하는 일체형으로서 두 가지 모델 중 하나를 채택한다. 첫 번째 모델은 정사각형배열의 핵연료 집합체에 봉상의 금속핵연료(U-Zr)를 사용한다. 두 번째 모델은 정육각형배열의 핵연료 집합체에 봉상의 산화우라늄(UO
2) 를 연료로 사용한다. 본 발명의 원자로의 초기 노심에 사용되는 우라늄은 최고 20%의 U-235 농축도를 갖는다. 두 모델 모두가 고 속중성자 핵반응 특성을 이용하므로 원자로에 핵연료를 장전 후 20년 이상의 장기간 가동이 가능하므로 핵연료의 재장전에 따른 비용 및 핵 확산 위험을 혁신적으로 경감시키는 장점이 있다.
원자로 계통은 60년 이상의 설계 수명을 가지며, 재장전되는 노심은 핵비확산성 조성의 우라늄-초우라늄(U-TRU) 연료를 사용할 수 있다. 유사한 형태의 원자로가 러시아 및 일본[1,2]에서 개발하고 있으나, 이 경우 일차계통에서 펌프를 사용한다는 점에서 본 발명과 다르다. 또한 펌프를 사용하지 않는 설계를 미국[3]에서 개발하고 있으나 핵연료로서 질화물(Nitride fuel)을 사용한다는 점에서 본 발명과 차별된다.
본 발명을 통해 위에서 제시한 노심 구조의 실용성, 원자로 재료의 내부식성, 납-비스무스의 냉각재로서의 자연순환 냉각능력 등을 적용하여 아래와 같이 다양한 목적에 사용될 수 있다.
① 핵변환 검증 및 재료 조사시험 연구용 고속원자로
② 증기 발생기 및 터빈 발전기를 적용한 소형 발전용 고속원자로
③ 증기 발생기를 이용한 열의 이용으로 해수 담수화, 수소 생산 또는 지역난방용 고속원자로