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BWR

비등경수로(Boiling Water Reactor: BWR)

상세정보

비등경수로(Boiling Water Reactor: BWR)는 가압경수로(Pressurized Water Reactor: PWR)와 같이 1950년대 말부터 미국에서 개발되었다. BWR는 명칭 그대로 핵반응이 일어나는 원자로 용기 내에서 냉각재가 끓어 직접 증기가 생산되는 개념으로 화력발전소에서 증기를 발생시키는 방법과 같다. 초기 BWR는 Allis-Chambers와 General Electric (GE)에 의해 설계되었다.

현재, Allis-Chambers에 의해 설계된 BWR은 정지되었지만 GE의 BWR은 운전중이다. BWR은 ASEA-Atom, Kraftwerk Union, Hitachi에 의해 설계.공급되고 있으며, 핀란드, 독일, 인도, 일본, 멕시코, 네덜란드, 스페인, 스웨덴, 스위스, 대만에서 상업운전 중이다. 최근의 BWR의 전기출력은 약 570 ~ 1300 MWe이며, 열효율은 PWR과 같이 약 33% 정도이다.

Boiling Water Reactor System

http://www.nucleartourist.com/images/bwr-cycle.gif

BWR 구조도 이미지입니다. 이미지 시계방향 기준으로 (1)원자로 압력용기 (2)핵연료 집합체 (3)제어봉 (4)순환펌프(Jet 펌프) (5)제어봉 구동장치 (6)증기 (7)급수 (8)고압 터빈 (9)저압 터빈 (10)발전기 (11)격납건물 (12)복수기 (13)순환수(해수 등) (14)급수 예열기 (15)급수 펌프 (16)순환수 펌프 순서로 이루어져있습니다.

https://en.wikibooks.org/wiki/Diablo_Canyon_Nuclear_Power_Plant:_The_WikiBook/Boiling_water_reactor

  • (1) 원자로압력용기
  • (2) 핵연료집합체
  • (3) 제어봉
  • (4) 순환펌프(제트펌프)
  • (5) 제어봉구동장치
  • (6) 증기
  • (7) 급수
  • (8) 고압터빈
  • (9) 저압터빈
  • (10) 발전기
  • (11) 여자기
  • (12) 복수기
  • (13) 순환수(해수 등)
  • (14) 급수예열기
  • (15) 급수펌프
  • (16) 순환수펌프

BWR도 PWR과 같이 경수(Light Water,H2O)를 감속재 및 냉각재로 사용하기 때문에 경수형 원자로(Light Water Reactor: LWR)로 분류되지만, BWR의 원자로 압력용기에서 냉각재(물)의 비등이 발생하는 것이 PWR과 크게 다른 점이다. 따라서, BWR은 PWR의 증기발생기와 같은 설비가 필요하지 않으므로 그림에서와 같이 2개의 독립적인 냉각계통으로 구성된다. 그러나, 냉각재(물) 및 증기에는 방사성 물질이 포함되어 있을 가능성이 높기 때문에 원자로 압력용기 뿐만 아니라 터빈과 복수기도 격납건물 내에 위치시켜야 한다.

원자로 압력용기내 냉각재(물)는 핵연료집합체 아래에서부터 위쪽으로 통과하면서 가열되어 증기로 변환되고, 증기는 원자로 상부의 증기분리기(Steam Separators)에서 증기와 물로 분리된다. 분리된 증기는 직접 고압 및 저압 터빈으로 돌려 전기를 생산하며, 나머지는 냉각재(물)와 혼합하여 다시 원자로 노심으로 공급된다. 터빈을 돌려 전기를 생산한 증기는 진공상태의 복수기에서 물로 변환되어 급수 펌프를 통해 다시 원자로에 공급된다. 한편, 복수기는 바다, 호수, 강으로부터 순환수 펌프를 통해 공급되는 냉각수에 의해 냉각된다.

BWR은 원자로심에서 직접 비등이 발생하기 때문에 PWR의 거의 반 정도에 해당하는 압력에서 운전되고 있다. 핵연료는 주로 UO2를 사용하며, PWR에서 사용하는 핵연료의 농축도보다 약간 낮다. 전 세계적으로 운전중인 BWR에서 생산하는 전기출력은 모든 원자력발전소의 약 22.5%에 해당된다.

BWR은 원자로를 정지 및 출력제어에 사용되는 제어봉 설계에서 다른 원자로와 특히 구별된다. 즉, PWR의 제어봉 집합체는 원자로 상부에 위치하여 노심 상부에서부터 삽입되지만 BWR은 원자로 상부에 증기분리기 등이 위치하기 때문에 제어봉 집합체는 원자로 하부에 위치하며 노심 하부에서부터 고압의 유압계통에 의해 삽입된다. 또한, BWR에는 Torus 또는 Suppression Pool이 존재하는데, 이는 원자로나 원자로재순환계통으로부터 많은 양의 증기가 방출되는 사고가 발생하였을 때 방출된 열을 제거하는데 사용된다.