세대별 원자로의 특징

원자로는 기술 발전과 안정성, 경제성, 환경성 요구에 따라 여러 세대를 거쳐 진화해 왔습니다. 각 세대는 기술적 특징과 설계 목표에 따라 구분되며 1세대, 2세대, 3세대, 3세대+가 있고 추가적으로 4세대와 소형원자로가 있습니다. 

1세대 원자로 $Gen I$

1세대 원자로는 1950 ~ 60년대에 개발된 초기 상업용 원자로로, 원자력의 평화적 이용을 목표로 설계되었습니다. 

• 주요 특징
  • 초기 설계로 안정성보다는 기술 구현에 초점이 맞춰져 있습니다.
  • 낮은 출력과 효율의 특징이 있으며, 천연 우라늄을 연료로 사용합니다. 
  • 중성자 감속재로 흑연, 중수 등을 사용합니다. 
• 대표 사례
  • 쉬핑포트 원자로$미국$$세계 최초 상업용 원자로$
  • 마그녹스 원자로$영국$
• 한계
  • 안정성과 경제성이 부족하여 대규모 상업적 성공에는 미치지 못했습니다. 

2세대 원자로 $Gen II$

2세대 원자로는 경제성과 신뢰성을 강화하며 상업적 발전이 본격적으로 시작된 단계입니다. 

• 주요 특징
  • 가압경수로$PWR$, 비등경수로$BWR$, 가압중수로$PHWR$등 다양한 유형이 있습니다. 
  • 전형적인 설계 수명은 약 40년 입니다. 
  • 능동안전계통을 채택하여 안정적 운전이 가능합니다. 
• 대표 사례
  • 고리 1호$한국$
  • 원성 원전$한국$
  • 캔두$캐나다$
• 한계
  • 안정성 강화 요구가 증가하며 사고 위험이 여전히 존재했습니다. 

3세대 원자로 $Gen III$

스리마일섬 사고$1979년$ 이후 안정성과 경제성을 크게 향상한 개량표준형 원자로입니다. 

• 주요 특징
  • 피동형 안전계통 도입으로 사고 발생 시 자동 대응이 가능합니다. 
  • 연료 효율 향상 및 설계 수명이 연장되었습니다.$60년 이상$
  • 표준화된 설계를 통해 건설 비용을 절감하고, 공사 기간을 단축이 가능합니다. 
• 대표 사례
  • APR1000$한국$
  • APR1400$한국$
  • AP600$미국$
  • AP1000$미국$
• 장점
  • 사고 발생 가능성을 크게 줄이고 경제성을 강화했습니다. 
• 한계
  • 초기 건설 비용 부담이 크며, 사용후 핵연료 처리 문제가 있습니다. 

3세대+ 원자로$Gen III+$

3세대+ 원자로는 기존 3세대 원자로를 기반으로 추가적인 안정성과 효율성을 강화한 설계입니다. 

• 주요 특징
  • 중대사고 완화장치를 추가하여 사고 발생 가능성을 더욱 낮췄습니다.
  • 모듈화 된 건설 방식으로 비용을 절감하고, 공사기간을 단축했습니다. 
• 대표 사례
  • EPR$European Pressurized Reactor$$유럽$
  • AP1000$미국$
  • APR1400$한국$

4세대 원자로 $Gen IV$

4세대 원자로는 기존 세대를 뛰어넘는 혁신적인 기술을 목표로 개발 중인 차세대 원자로입니다. 

• 주요 특징
  • 지속 가능성, 안정성, 경제성, 핵확산 저항성을 강화한 설계입니다. 
  • 새로운 냉각제$액체금속, 가스 등$를 사용하여 높은 온도에서 운전이 가능합니다. 
  • 폐기물 저감을 위해 핵연료 재순환 기술을 적용합니다. 
• 대표 유형
  • 소듐냉각고속로$SFR$, 초고온가스로$VHTR$, 용융염원자로$MSR$ 등
• 개발 현황
  • 한국은 SFR과 VHTR 개발에 집중하며 공학적 설계를 완료한 상태입니다. 

소형 모듈형 원자로$SMR$

소형 모듈형 원자로$Small Modular Reactor$는 크기가 작고 모듈화된 설계를 통해 기존 대형 원자로의 단점을 보완합니다. 

• 주요 특징
  • 출력이 약 300MWe 이하로 작아 분산 전원으로 사용이 가능합니다. 
  • 일체형 설계를 통해 안전성을 강화하고 사고 위험을 감소시킵니다.
  • 공장에서 제작 후 현장 조립이 가능하여 건설 비용과 시간을 절감합니다. 
• 대표 사례
  • SMART 모델$한국$$해수 담수화 및 열 공급 목적$
  • NuScale Power Module$미국$$지하 설치 목표$
• 활용성
  • 수소 생산, 담수화, 열 공급 등 다양한 용도로 활용 가능