원자력/우주항공

중국 첫 납-비스무트 고속 원자로 영출력 장치-치밍싱 Ⅲ호 첫 임계 달성

발행일 : 2019 / 10 / 14

중국 첫 납-비스무트 합금 냉각 원자로(이하 “납-비스무트 고속 원자로”로 약칭) 영출력 장치-치밍싱(启明星) Ⅲ호가 첫 임계 달성에 성공함과 아울러 납-비스무트 노심 핵 특성 물리 실험이 본격 가동됐다. 이는 중국이 납-비스무트 원자로 노심 핵심 기술에서 거둔 중대한 획기적인 성과이다.

원자로는 중성자 에너지 스펙트럼 분류에 따라 열중성자로, 중간 에너지 중성자로 및 고속 중성자로로 나눈다. 냉각제 유형에 따라 기체 냉각 고속 원자로, 나트륨 냉각 고속 원자로, 납-비스무트 냉각 고속 원자로로 나눈다.

납-비스무트 고속 원자로는 납-비스무트 공정합금을 냉각제로 하고 나트륨 냉각 고속 원자로와 같은 액상 금속 냉각 고속 원자로에 속하며 4세대 핵에너지 시스템의 주요 원자로 유형이다.

영출력 장치는 운행 출력이 극히 낮은(최대 100와트) 원자로이다. 해당 장치에서 획득한 영출력 실험 데이터는 마치 “표척(標尺)”과 같이 핵심 핵 데이터, 노심 물리 설계 방법, 원자로 측량 기술 등의 정확도와 신뢰성을 위한 “표준”이 될 수 있다. 신형 원자력 시스템 개발을 위해 우선 상응한 영출력 장치를 개발하여 실험을 통해 원시 데이터를 축적하고 노심 핵 매개변수와 노심 물리 특성을 전면 파악하여 이를 기반으로 열기술, 역학, 차폐 등 원자로의 기타 방면의 설계를 완성해야 한다.

치밍싱 Ⅲ호가 임계 달성에 성공한 후, 일련의 실험 작업을 수행하게 되며 획득한 노심핵 매개변수 실험 데이터는 중핵그룹(CNNC)의 각 모델의 납-비스무트 원자로 공학 설계의 기초 핵 데이터의 거시적 검사, 노심 설계와 안전 분석 방법의 전반적 검증 및 원자로 운행 기술의 혁신 연구에 사용될 예정이다.

납-비스무트 합금은 융점이 낮고 비등점이 높아 기존의 원자로에 비해 설계와 공학적 어려움을 크게 줄일 수 있고 고유 안전성과 중대 사고 방지 능력이 더 높으며 에너지 밀도가 더 크고 운행 수명이 더 길다. 응용 면에서 백만 천만 급의 대형 발전소로 설계될 수 있고 메가와트급 소형모듈식 원자력 발전소로 설계될 수 있으며 심해 공간 정거장, 해양 석유 탐사 플랫폼, 중국 난하이 지역의 섬 개발, 오지의 에너지 공급 및 빅데이터 센터 등에 응용할 수 있다.