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PHWR

가압중수로(Pressurized Heavy Water Reactor: PHWR)

상세정보

가압중수로(Pressurized Heavy Water Reactor: PHWR)는 현재와 같은 우라늄 농축기술이 개발되지 못했던 1950년 중반기에 천연 우라늄(0.7% U-235)을 핵연료로 사용하는 방안으로 개발된 원자로로서, 천연 우라늄 핵연료와 중수(Heavy Water, D2O) 감속재를 사용한다. 열전달을 담당하는 냉각재로써 경수(Light Water, H2O)를 사용하면 핵반응에 필요한 중성자를 중수보다 수백 배 많이 흡수하기 때문에, 천연 우라늄을 핵연료로 사용하는 경우에는 비싼 중수를 감속재 및 냉각재로 사용한다. 만약 PHWR에 냉각재로 경수를 사용할 경우에는 천연 우라늄 대신 농축 우라늄을 사용해야 한다. 또한, PHWR에서는 천연 우라늄 또는 약 1 ~ 2%로 농축된 핵연료를 사용하기 때문에 핵연료를 자주 교체해야 하므로, 가동 중에도 핵연료를 교체할 수 있도록 설계되어 있다.

가압중수로(Pressurized Heavy Water Reactor: PHWR)

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PHWR은 가압관식 중수로 및 가압용기식 중수로가 있다. 대표적인 가압관식 원자로는 Atomic Energy Canada Limited (AECL)에서 개발한 CANDU이다. CANDU에서는 감속재와 냉각재가 공간적으로 분리되어 있다. 즉, 감속재는 Calandria(원자로)라고 불리는 큰 원통형 탱크 내에 존재하며, 냉각재는 그림과 같이 핵연료 집합체를 둘러싸고 있는 Calandria 내의 압력관(Pressure Tubes) 속을 흐른다. CANDU에서는 압력관에서의 국부 비등만을 허용하므로 1차계통은 가압경수로(Pressurized Water Reactor: PWR)보다 낮은 100 기압 정도로 유지되고 있다.

그러므로, 운전 중에는 Calandria 전체가 고압으로 유지되는 것이 아니라(감속재는 거의 가압되지 않으며) 냉각재가 흐르는 압력관 내부만 가압된다. 핵연료에 의해 가열된 고압고온의 냉각재는 PWR에서와 같이 증기발생기로 이동하여 2차계통의 물(경수)을 증기로 변환시킨다.현재 운전중인 중수로(Heavy Water Reactor: HWR)는 전세계 원자력발전소 중 약 5.3%이며, 건설 중인 원자력발전소의 경우에는 13.2%가 HWR을 채택하고 있는데, 이는 안전성 및 높은 전환비(Conversion Factor) 때문이다.

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http://www.nucleartourist.com/images/candu-7a.jpg


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