[발송배전기술사] 발전용 원자로!

다음은 발송배전기술사 발전공학 문제 중 발전용 원자로에 대한 설명입니다.

개요, 가압경수로(PWR), 가압중수로(PHWR), 장래전망 순으로 서술하겠습니다.

[문제] 발전용 원자로에 대하여 설명하시오.(제65회 2교시, 제90회 4교시, 제98회 4교시, 제111회 2교시,

제114회 4교시, 제123회 3교시)

[답]

1. 개요

  · 우리나라에서 채용되고 있는 발전용 원자로는 가압경수로(PWR : Pressurized Water Reactor)와 가압중수로

     (PHWR : Pressurized Heavy Water Reactor)가 있다.

  1) 현재 국내에서는 가압경수로(PWR) 사용, 전세계적으로 가장 많이 사용

    · 고리, 울진, 영광 원자력발전소

  2) 가압중수로(PHWR) : 월성 원자력발전소

 

2. 가압경수로(PWR : Pressurized Water Reactor)

  1) 개요도

     (1) 냉각재의 물이 비등하지 않게끔 노 전체를 압력용기에 수용

     (2) $160[kg/cm^{2} ]$ 정도로 가압하는 원자로

  2) 구성요소

     (1) 핵연료 : 저농축 우라늄(2~3[%] $U^{235} $ 함유)

     (2) 감속재 : 경수

     (3) 냉각재 : 경수

     (4) 제어봉 : 카드늄, 하프늄, 붕소, 이들의 합금, 은

     (5) 반사체 : 경수

     (6) 차폐재 : 콘크리트, 납, 물

  3) 특징

     (1) 장점

        ① 간접 Cycle이기 때문에 Turbine에 방사능이 유입되지 않는다.

        ② 보수, 점검이 용이하며, 안정성이 좋다.

        ③ 가압수를 사용하기 때문에 출력밀도가 높고, 열출력이 크다.

     (2) 단점

        ① 간접 Cycle이기 때문에 계통이 복잡하다.

        ② 가압수를 사용하므로 압력용기 및 배관이 두꺼워진다. 즉, 가격이 비싸진다.

 

3. 가압중수로(PHWR)

  1) 핵연료관은 칼렌드리어라 부르며 수평으로 배치

  2) 구성요소

     (1) 핵연료 : 천연우라늄, 농축우라늄

     (2) 감속재, 냉각재, 반사체 모두 중수 사용

     (3) 제어봉, 차폐재 : 가압수형(PWR)과 같다.

  3) 특징

     (1) 장점

        ① 중수는 중성자 흡수가 작아 핵연료를 유효하게 이용(전환비가 크다.)

        ② 천연우라늄을 사용하므로 농축시설이 필요없다.

        ③ 원자로 운전을 정지시키지 않고 핵연료를 교체할 수 있다.

        ④ 연료비가 적게 든다.

     (2) 단점

        ① 중수가격이 비싸므로 누출에 유의

        ② 중수에 포함된 2중수소에 의한 방사능이 문제됨

        ③ 경수로에 비해 노심이 커짐(천연우라늄 사용시)

 

4. 장래전망

  1) 전체 발전설비의 약 30[%] 정도 점유하고 있다.

  2) 계통 운용상의 문제점

     (1) AFC, GF 운전문제

        · 심야 경부하시의 경부하 문제

     (2) 기동, 정지 운전문제

        ① WSS 운전(주말 기동, 정지), DSS 운전(일일단위 운전)

        ② 연료의 안전성 문제로 기동, 정지 운전은 하지 않는다.

     (3) 소내 단독운전 문제

        · 계통으로부터 분리된 경우 소내 단독운전의 어려움

     (4) 단위용량 증대문제

        ① 경제성과 입지상의 제약으로 단위용량이 커짐

        ② 예비율을 높여야 한다.

        ③ 전력조류제어 어려움

     (5) 계통의 최적운전

        · 원자력 비중의 증가, 중간부하 운전시 최적운용의 어려움

  3) 대책

     (1) 계통의 과도안정도 향상

     (2) 충분한 예비력의 확보

     (3) 부하추종 가능 System 구축

     (4) 원전의 안전성 향상

     (5) 송전전압의 승압

 

 

 

오늘은 발송배전기술사 발전공학 문제로 나올 법한 발전용 원자로에 대하여 알아보았습니다.