4세대 신원자력 기술

새로운 원자력 기술의 선도

기후 변화 및 CO2 배출량 감소 목표는 많은 정부가 에너지 다양성(에너지 믹스)를 재고하게 만들었습니다. 새로운 원자력 기술은 여러 나라에서 저탄소 경제로의 전환에 중요한 역할을 할 것입니다. 전기차 전환 등으로 인해 전기 수요가 계속 증가할 것으로 예상되며, 미래의 요구에 대응하기 위해 혁신적이고 유연한 원자로 개념이 개발되고 있습니다.

개발 중인 원자력 기술은 다양한 새로운 원자로 유형을 포함합니다. 이러한 원자로들은 일반적으로 기존의 원자력 발전소에서 사용되는 것보다 작아 새로운 용량을 구축하는 데 있어 비용과 자금 조달의 주요 장애물을 극복합니다. 게다가 소규모 건설은 보다 모듈화되고, 외부에서 사전 제작이 가능하므로 건설이 더 빠르고, 쉬우며, 유연합니다. 새로운 원자로 유형은 다음 두 세대로 나뉩니다.

• 소형모듈식원자로(SMR, Small Modular Reactors)은 기존 원자력 발전소의 소형 버전입니다. 이들은 최대 300 MWe의 전력 용량을 가지고 있으며, 이는 기존의 대형 원자로의 700+ MWe와는 대조적입니다.

• 차세대모듈식원자로(AMR, Advanced Modular Reactors)는 혁신적인 냉각 시스템이나 연료를 활용합니다. 제4세대 원자로 개념은 저탄소 에너지 생성 이상의 새로운 응용 분야를 제공할 잠재력을 가지고 있습니다. 여기에는 수소나 열 생산, 또는 폐기물 소각기에서 작동하여 핵연료 폐기물 순환을 마무리하는 폐기물 감소가 포함됩니다.

마이크로 및 소형 원자로

차세대 원자로는 미국, 영국, 캐나다, 중국 등 여러 나라에서 개발 및 건설 중입니다. 그러나 소형 크기와 저출력 및 저운전 압력 같은 수동 안전 기능 덕분에 전력망 용량이 작은 국가나 원자력 발전 경험이 없는 국가에서도 관심을 받고 있습니다. 또한, 소형 모듈식 원자로의 낮은 건설 및 운영 비용은 특히 매력적입니다.

이들 원자로는 모듈형 설계로 공장에서 제작할 수 있으며, 부품을 운송하여 단계별로 건설할 수 있습니다. 소형이기 때문에 소규모 물리적 공간에 이상적이며, 해체된 화력 발전소와 같은 기존 부지에 쉽게 설치할 수 있습니다. 그리고 소형모듈식원자로는 운전 시 운영 인력이 적게 필요합니다.

소형 모듈식 원자로는 전력망을 통한 현재 에너지 믹스를 보완할 뿐만 아니라, 원격지나 에너지를 자급자족하는 농촌 지역 사회로 안정적인 전기 공급을 수행하는데 이상적입니다. 대형 원자력 발전소와 달리, 소형 원자로는 수요에 정확히 맞춰 규모를 조정할 수 있습니다.

차세대모듈원자로(AMR)

AMR은 원자력 발전소를 더욱 저렴하게 만들 뿐만 아니라, 새로운 원자로 기술과 새로운 재료 및 제조 기법의 개발 덕분에 핵연료 순환을 완성하고 장기적인 폐기물 솔루션을 제공합니다. 이들은 헬륨, 액체 금속, 용융 염 등 전통적인 물을 포함한 다양한 냉각제를 사용합니다. 게다가, 많은 AMR 설계는 저탄소 전기 생성 이상의 이점을 제공할 잠재력이 있습니다. 예를 들어, 수소 생산 또는 산업 및 가정용 열 생산 등이 있습니다.

현재 개발 중인 AMR은 오늘날의 많은 원자력 발전소보다 연료 효율이 훨씬 높습니다. 이 기술의 목표는 현재의 원자력 시설 및 기타 전기 생성 수단과 비교하여 경쟁력을 갖춘 시스템을 설계하는 것입니다. 따라서, 이러한 원자로를 위해서 우라늄을 채굴할 필요가 없습니다. 현재 저장된 우라늄 동위원소만으로도 원자로를 충분히 공급할 수 있습니다.

원자력에 대한 안전 및 보안 문제는 AMR 설계에서 해결되었습니다. 요컨대, AMR 발전소가 고장 나거나 지진과 같은 외부 사건에 노출되더라도 방사성 물질이 방출될 수 없습니다. 그리고 연료 주기 동안 우라늄과 플루토늄이 분리되지 않으며, 다른 재료와 혼합된 상태로만 존재하기 때문에 핵 물질을 개발할 가능성이 없습니다.