사용후핵연료 분류 및 특성  
 

 
 
 

원자로에서 연소시킨 후 발생한 사용후핵연료는 원자로의 종류 및 제작사별 핵연료의 설계특성에 따라 분류할 수 있다. 일반적으로 원자로에서 사용하는 핵연료는 고체와 액체로 나눌 수 있고 고체인 경우는 금속, 합금 및 세라믹으로 분류할 수 있으며, 액체인 경우는 수용액, Slurry, 금속 및 용융염(Molten Salt)으로 분류할 수 있으나 현재로서는 고체 핵연료만이 실용화되고 있다. 이산화 우라늄(UO2)이 갖고 있는 고유한 장점인 고온 안전성 때문에 세라믹 핵연료는 경수로, 중수로, 고속증식로와 기체 냉각로등에 사용되고 있으며, 현재 대부분의 상업용 원자로는 세라믹 연료를 사용하고 있다.

표. 상용 원자로의 핵연료 및 재료
명칭
국명
연료형태
피복재
감속재
냉각재
Magnox
영국
금속우라늄
Magnox
흑연
CO2가스
PWR
미국,한국
UO2
Zircaloy-4
경수
가압경수
BWR
미국
UO2
Zircaloy-2
경수
비등경수
AGR
영국
UO2
SUS
흑연
CO2가스
CANDU
캐나다,한국
UO2
Zircaloy-4
중수
가압중수
ATR
일본
UO2
Zircaloy-2
중수
비등경수
FBR
일본,프랑스
MOX
SUS
-
액체나트륨


사용후핵연료는 연소된 원자로의 종류와 제작사별 설계특성에 따라 분류할 수 있다. 국내에서 발생되고 있는 사용후핵연료는 발전용원자로에서 발생된 경수로용 핵연료 및 중수로용 핵연료와 연구용원자로(하나로)에서 발생된 연구로용 핵연료가 있다.

다음 표는 국내 발전용원자로에서 사용되고 있는 핵연료의 특성을 보여주고 있다.

구    분

WH형 발전소 (17×17형)

CE형 발전소
(TGN 3,4형)

미국 WH사
V-5H연료

1995년 까지

1996년 이후

방출연소도
   (MWD/MTU)

40,000

47,000

43,000

47,000

피복관 재질

개선된 Zry-4
(Low-Tin계)

개선된 Zry-4
(Low-Tin계)

STD Zry-4
(Low-Tin계)

개선된 Zry-4
(Low-Tin계)

하단고정체
   (이물질여과)

X

X

지지격자

 

 

 

 

- 유동혼합

X

X

- 재질

 

 

 

 

· 상, 하부

Inconel (2개)

Inconel (2개)

Inconel (하부1개)

Inconel (2개)

· 중간

Zry (6개)

Zry (6개)

Zry (10개)

Zry (6개)

· 혼합

-

Zry (3개)

-

Zry (3개)


다음 표는 국내 연구용원자로 및 교육용원자로에서 사용되었거나 현재 사용중인 핵연료의 특성을 보여주고 있다. 현재 해체가 진행되고 있는 연구용원자로 1,2호기에서 발생된 사용후핵연료는 1998년 6월 미국으로 인도하였다

원자로
연구용원자로
교육용원자로
소 재 지
연구용원자로 1호기
(TRIGA MarkⅡ)
연구용원자로 2호기
(TRIGA MarkⅢ)
하나로
(HANARO)
AGN-201
핵연료
20% 농축우라늄
70% 농축우라늄
20% 농축우라늄
20% 농축우라늄