한국전력기술

i-SMR(혁신형 SMR)

• 2020 ~
• 170MWe
• 일체형 SMR(육상용)
• 개념설계 및 정부 기술개발사업 참여

SMART

• 1997 ~
• 110MWe
• 일체형 SMR(육상용)
• 한국원자력연구원(KAERI) 주도

SFR(소듐냉각고속로)

• 2012 ~
• 150MWe 이상
• 4세대 비경수형 노형(육상용)
• 한국원자력연구원(KAERI) 주도

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혁신형 소형모듈원자로(i-SMR)

SMR은 원자로 부품을 공장에서 모듈로 생산해 현장에서 쉽게 조립할 수 있도록 설계한 전기출력 300㎿ 이하의 원자로를 의미하며, 전세계적으로 2022년 기준 80여종의 SMR이 개발중에 있습니다. 한국전력기술은 정부에서 주도하는 혁신형 SMR 1단계 기술개발(2021년~2023년)에 참여하여 개념안 및 최상위요건개발·기본설계를 수행하며, 2단계 기술개발(2023년~2028년)에서는 혁신형 SMR 표준설계를 개발하고 인허가 취득에 참여할 예정입니다.

기술개발 목표

한국전력기술 보유기술, ‘내장형제어봉구동장치 및 무붕산 운전 설계’ 적용

혁신형 SMR은 원자로 계통의 주요기기인 증기발생기, 가압기, 원자로 노심 및 제어봉구동장치를 하나의 압력용기 내에 설치하여 대구경 배관 파단에 의한 냉각수 유출 사고를 방지하여 안전성을 향상시킵니다. 원자로는 두께 30㎝ 이상의 철제형 격납용기로 밀폐되며, 철제형 격납용기는 현재 가동되고 있는 원전보다 훨씬 높은 압력을 견딜 수 있도록 설계됩니다. 또한 냉각수에 붕산을 사용하지 않음으로써 기기의 내구성을 증가시키고, 방사성폐기물 발생량을 감소시키며, 계통을 간소화하는 특징이 있습니다.
안전급 전원 및 운전원 조치가 필요없는 완전 피동안전시스템을 도입하여 안전성을 제고하고 폭발, 방사능 누출과 같은 중대사고 발생 가능성이 없도록 설계하는 것이 특징입니다. 경제성 측면에서는 일체형 원자로, 공작제작, 계통단순화 등을 통한 대형원전 수준의 경제성을 확보하며, 재생에너지 연계 탄력운전, 발전원 외 다목적이용 등 출력규모 및 활용성 측면의 유연성을 확대하는 특징을 가지고 있습니다.
특히 제어봉이탈사고를 원천적으로 방지하는 내장형제어봉구동장치(IV-CEDM) 및 무붕산 운전 설계는 한국전력기술이 보유한 고유의 기술입니다.

혁신형 SMR 주요 특성

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중소형 원전 SMART(System-integrated Modular Advanced Reactor)

SMART 원전은 원자로, 증기발생기, 가압기, 냉각재펌프가 하나의 용기에 집약된 일체형 원자로로서, 상용원전 14분의 1 용량(100MW)이며 인구 10만명 규모 도시에 전력과 난방열 및 해수담수화를 통한 물 공급이 가능하여 대규모 통합전력망이 갖춰져 있지 않은 개발도상국에서 스마트 원전의 수요가 전망되고 있습니다. 한국전력기술은 SMART 원전의 표준설계 개발 및 표준설계인가 획득을 위한 종합설계 및 원자로계통설계를 수행하였으며, 원자력안전위원회로부터 2012년 7월 SMART 원전에 대한 표준설계인가를 취득하였습니다. 한편, 한국전력기술은 우리나라와 사우디아라비아 간에 체결된 ‘한-사우디 스마트원전 건설 전 설계(PPE : Pre-Project Engineering) 협약’에 따라 '스마트 원전건설 전 설계 사업의 종합설계'를 수행하여 안전성이 대폭 향상된 피동형 스마트원전(SMART100)개발을 2018년 12월에 완료하였습니다.

소듐냉각고속로(Sodium-cooled Fast Reactor : SFR)

사용후연료 독성물질 소각기능 보유한 제4세대 원자로

소듐냉각고속로(Sodium-cooled Fast Reactor : SFR)는 현재 연구개발 중인 원자로 중에서 지속가능성, 경제성, 안전성, 핵확산저항성 등 제4세대 원자로의 기술목표를 만족하는 최신의 원자로입니다. 가압경수로 사용후연료의 독성물질 소각기능을 가진 SFR 원형로를 2012년부터 개발하고 있으며, 가압경수로 사용후연료는 파이로프로세싱으로부터 독성 핵종(초우라늄 등)이 회수되어 SFR 노내에서 효과적으로 연소시킴으로써 궁극적으로 사용후연료 처분량을 감소시킬 수 있습니다. SFR 원형로는 150MWe 전기용량의 소듐냉각고속로이며 풀형(pool type) 원자로를 채택하고 있습니다. SFR 원형로의 일차열전달계통은 일차냉각재경계를 형성하며, 중간 열전달 계통은 만약의 경우 증기발생기에서 소듐-물 반응이 발생하더라도 원자로의 안전에 미치는 영향을 방지합니다. 일차열전달계통을 구성하는 주요기기와 배관이 원자로용기 내부에 설치되어 있으므로 가상배관파단의 경우에도 냉각재상실 가능성이 없으며, 충분한 열적관성을 지니고 있어 사고시에도 예상되는 급격한 열적과도 현상을 완화시킬 수 있습니다. 원자로건물은 원자로와 일차열전달계통을 포함한 안전성 관련 계통, 기기 및 구조물을 수용하도록 설계되며, 지진동으로 인한 과도한 응답을 감소시키기 위해 건물 하부에는 면진장치가 설치되어 있습니다. 원자로건물은 설계기준사고시 방사성 물질의 외부 누출을 차단하는 최종 방벽 역할을 하고, 중대사고 및 항공기 충돌과 같은 설계기준초과사고에 대해서도 구조적 건전성을 유지하도록 설계됩니다.