경수를 감속재와 냉각재로 사용하는 원자로는 비등수형 원자로, 가압수형 원자로 등을 포함해 경수로라고 부른다. 일반 물이라고도 알려진 경수는 원자로의 감속재 및 냉각제로 널리 사용됩니다. 경수는 중수에 비해 가격이 저렴하고 감속 효율도 매우 높다는 장점이 있습니다. 비등수형 원자로의 특징은 수증기가 열교환기를 거치지 않고 직접 터빈으로 보내어 열효율 저하를 방지하는 것이며, 가압수형 원자로는 비등을 억제하기 위해 고압을 사용하며 일반적으로 100~160 표준기압을 더한다. (atm)에서 경수로), 열교환기가 1차 냉각 시스템(코어에서 생성된 열 제거)과 2차 냉각 시스템(터빈으로 보내지는 증기 생성)을 완전히 분리합니다.
가압수형 원자로 편집 1차 루프 냉각수의 이 부분은 고압(15×10^6~16×10^6Pa) 하에서 원자로 용기를 순환합니다. 1차 루프의 온도는 약 320도에 이릅니다. °C이며 끓는 반응기가 아닌 액체 상태로 유지됩니다. 가압경수로는 연료로 저농축 이산화우라늄을 사용하고, 냉각재와 감속재로 정제된 핵 순수 경수를 사용합니다. 1차 회로의 냉각수는 원자로 노심에서 발생한 열을 증기발생기를 통해 2차 회로수로 전달하고, 증기를 발생시켜 터빈발전기를 구동하여 전기를 생산합니다. 가압수형 원자로의 연료 농도는 3%이며 지르코늄 합금으로 피복되어 있으며 200개 이상의 연료 요소가 정사각형 단면의 핵연료 집합체로 조립되어 노심에 설치됩니다.
중수로 개념 편집자 이 문단 중수, 즉 산화중수소를 감속재로 사용하는 원자로를 중수로, 혹은 간단히 말해서 현재의 거의 모든 원자로가 사용하는 원자로라고 부른다. 열중성자이므로 감속재는 원자로의 필수 구성요소인 감속재가 중성자와 충돌하여 중성자 수를 줄이면 의미가 없게 됩니다. 따라서 중수는 매우 우수한 감속재로서 흑연과 함께 가장 흔히 사용되는 감속재이다.
중수를 감속재로 사용하는 열중성자로. 중수, 일반 물, 이산화탄소 및 유기물을 냉각제로 사용할 수 있습니다. 중수는 열중성자 흡수 단면적이 작아 천연 우라늄 연료를 사용할 수 있다. 우라늄 연료의 활용률은 경수로보다 높습니다. 연소된 연료의 235U 함량은 0.13%에 불과하며 사용후 연료를 재처리할 필요가 없습니다. 이러한 종류의 원자로는 생산용 원자로, 동력용 원자로 및 연구용 원자로로 사용될 수 있습니다. 원자로의 중성자 경제는 좋으며 삼중수소를 생산하고 고급 변환 원자로로 발전할 수 있습니다. 원자로의 중수 부하가 크고 원자로 비용이 높습니다. 원자로 및 그 구성 요소 이 단락 편집 원자로는 핵분열 연쇄 반응을 유지하고 제어하여 원자력 에너지-열에너지 변환을 달성할 수 있는 장치입니다. 원자로는 핵분열 연쇄반응이 일어나는 원자력 발전소의 심장이다.
1942년 시카고 대학은 세계 최초의 자립형 연쇄반응 장치를 구축하여 원자력 에너지 활용의 새로운 시대를 열었습니다.
원자로는 노심, 냉각 시스템, 감속 시스템, 반사층, 제어 및 보호 시스템, 차폐 시스템, 방사선 모니터링 시스템 등으로 구성됩니다.
노심 속 연료: 원자로의 연료는 석탄이나 석유가 아닌 핵분열성 물질이다. 자연에서 자연적으로 발생하기 쉬운 유일한 핵분열성 물질은 U-235이며, 이는 천연 우라늄의 0.711%만을 함유하고 있습니다. 다른 두 동위원소인 U-238과 U-234는 각각 99.238%와 0.0058%를 차지합니다. 분열이 쉽지 않습니다.
이 외에도 원자로나 가속기에서 생산되는 핵분열성 물질로는 U-233과 Pu-239 두 가지가 있다.
이러한 핵분열성 물질은 원자로 연료로 금속, 금속 합금, 산화물, 탄화물 등으로 만들어집니다.
연료 피복재: 핵분열 생성물이 빠져나가는 것을 방지하기 위해 일반 연료를 피복재로 감싸야 하며, 피복 재료로는 알루미늄, 지르코늄 합금, 스테인리스강 등이 있습니다.
제어 및 보호 시스템의 제어봉 및 안전봉: 연쇄반응의 속도를 미리 정해진 수준으로 제어하려면 흡수봉을 제어봉이라고 하는 중성자를 흡수하는 재료로 만들어야 하며 안전봉은 다음과 같습니다. 막대. 제어봉은 연료 소비를 보상하고 반응 속도를 조절하는 데 사용되며, 안전 막대는 연쇄 반응을 신속하게 중지하는 데 사용됩니다. 흡수재 재료는 일반적으로 붕소, 붕소 탄화물, 카드뮴, 은인듐 카드뮴 합금 등입니다.
냉각 시스템의 냉각수: 핵분열열을 제거하려면 원자로에 냉각수가 있어야 합니다. 일반적으로 사용되는 냉각수에는 경수, 중수, 헬륨 및 액체 금속 나트륨이 포함됩니다.
감속재 시스템의 감속재: 느린 중성자는 우라늄-235의 핵분열을 일으키고 중성자는 빠른 중성자로 분열될 가능성이 높기 때문에 일부 원자로는 감속재에 중성자를 넣어야 합니다. 감속재에는 일반적으로 물, 중수, 흑연 등이 포함됩니다.
반사층: 반사층은 활성 영역 주변에 위치하며 중수, 경수, 베릴륨, 흑연 또는 기타 재료일 수 있습니다. 이는 활성 영역에서 탈출하는 중성자를 다시 반사하고 중성자 누출량을 줄일 수 있습니다.
차폐 시스템: 중성자와 감마선량을 줄이기 위해 원자로 주변에 차폐층을 설치합니다.
방사선 감시 시스템: 방사능 누출을 조기에 감시하고 감지할 수 있는 시스템입니다.