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Jun 06, 2023

아이다호 원자로 프로젝트에서 폭탄 사용 계획

TerraPower와 Southern이 진행한 6개월 간의 용융 염화물 원자로 실험

TerraPower와 Southern Company가 아이다호 국립 연구소에서 수행할 계획인 6개월간 용융 염화물 원자로 실험은 고농축 우라늄이 새로운 국내 민간 목적으로 사용되는 드문 사례입니다.

아이다호 국립 연구소의 재료 및 연료 단지 내에 있는 이전 원자로 시설에는 용융 염화물 원자로 실험에 사용될 고농축 우라늄이 보관되어 있습니다. (이미지 제공 – 아이다호 국립 연구소, CC BY 2.0)

이 기사는 Physics Today 웹사이트에서 약간의 변경을 거쳐 다시 출판되었습니다.

미국의 오랜 핵 비확산 관행에 반대하여 에너지부는 무기급 고농축 우라늄(HEU)을 새로운 민간 원자로에 연료로 공급할 계획입니다.

3월에 발표된 환경 평가 초안에 따르면, 아이다호 국립 연구소에서 제안된 6개월간 200kW 열의 용융 염화물 원자로 실험(MCRE)에서는 600kg 이상의 HEU가 사용될 것이라고 합니다. 이 문서는 TerraPower와 Southern Company가 외부에서 구축한 구성 요소를 사용하는 프로젝트 환경에 대한 잠재적 영향을 다루고 있습니다. 그러나 전 세계적으로 이러한 모든 HEU 사용을 중단하려는 미국의 노력에도 불구하고 비방어 목적으로 HEU를 사용하는 경우 확산에 미치는 영향은 고려하지 않습니다.

"이 시점에서 미국 정부가 자체 HEU 연료 연구용 원자로를 건설할 것이라는 생각은 미국이 수십 년 동안 해외와 국내에서 주도해 온 비확산 노력에 대한 뺨을 때리는 것입니다."라고 에드윈 라이먼(Edwin Lyman) 국장이 말했습니다. 관심있는 과학자 연합의 원자력 안전. "그것은 신비롭고 매우 속상하다."

MCRE는 TerraPower와 Southern Company가 제안한 용융 염화물 고속 반응기(Molten Chloride Fast Reactor) 개발의 한 단계로 예정되어 있습니다. 이는 화학 및 석유 정제와 같이 탈탄소화가 어려운 산업에 전기와 공정 열을 모두 제공할 것입니다. DOE는 안전하고 저렴한 첨단 원자로 기술 개발을 목표로 하는 2021년 보조금을 통해 MCRE 프로젝트 비용 1억 1,300만 달러 중 9,000만 달러를 제공하고 있습니다. 두 회사는 기술 발전을 돕기 위해 워싱턴 주 에버렛에 있는 TerraPower 연구소에 테스트 시설을 건설했습니다.

이 회사의 프로젝트는 TerraPower와 PacifiCorp의 Rocky Mountain Power 부서가 곧 폐쇄될 와이오밍의 석탄 발전소 근처에 건설하기 위해 제안하는 용융염 원자로와는 별개입니다. DOE는 Natrium으로 알려진 이 프로젝트에 20억 달러를 약속했습니다. 용융염화물고속로와 나트륨은 모두 우라늄-235를 최대 19.75%까지 농축하는 고분석 저농축 우라늄(HALEU) 연료를 사용하여 작동됩니다. 이는 확산 우려가 있는 것으로 알려진 HEU를 나타내는 20% 기준치 바로 아래에 있는 수치입니다. 미국의 모든 발전용 원자로를 포함한 대부분의 상업용 원자로는 약 4% 농축된 우라늄을 연료로 사용합니다.

제안된 MCRE는 90% 이상 농축된 무기급 HEU를 사용합니다. HEU는 연료를 제공하고 원자로 노심을 냉각시키는 용융염에 혼합됩니다. 핵분열을 증가시키기 위해 중성자를 늦추거나 조절하기 위해 물을 사용하는 경수로와 달리 MCRE는 감속되지 않거나 빠른 중성자를 사용합니다. 고에너지 중성자를 사용하면 원자로는 현재의 원자로보다 훨씬 더 많은 우라늄 연료를 연소할 수 있을 뿐만 아니라 상업용 원자로에 들어가는 아메리슘, 플루토늄, 큐륨, 넵투늄과 같은 수명이 긴 많은 초우라늄 원소도 연소할 수 있습니다. 쓰레기.

서면 성명에서 DOE의 원자력 에너지국은 MCRE가 미국 비확산 정책과 일치하지 않는 점을 직접적으로 언급하지 않았습니다. 열수력학, 중성자공학 등 주요 현상이 상업적 설계와 유사하도록 보장하면서 원자로 크기를 줄이는 데 HEU가 필요하다고 말했습니다. MCRE에 HALEU를 연료로 공급하려면 원자로 노심은 대략 3배 더 커야 하고 연료염 부피는 40배 더 필요하다고 DOE는 밝혔습니다. 이는 건설 비용, 발생하는 방사성 폐기물의 종류와 양, 재사용까지 보관해야 하는 조사 연료염의 양을 크게 증가시키게 됩니다. 그러나 미래의 용융 염화물 고속 원자로에서 HEU를 사용하는 것은 불가능하기 때문에 HALEU 연료 MCRE의 테스트는 아마도 미래의 원자로에 더 직접적으로 적용될 수 있을 것입니다.