노심

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흑연 몰텐-살트 원자로 실험 노심
아이다호 국립 연구소 첨단 실험용 노심(수중 냉각 중) - 밝은 녹색으로 빛나는 연료판

노심(爐心)은 원자로핵연료를 담고 있는 원자로의 부품으로, 핵반응이 일어나는 곳이다. 노심 안에는 핵연료제어봉이 있으며, 중성자 감속재가 있다. 만약 냉각재 상실사고같은 중대사고가 발생해 노심에 핵분열로 생긴 열이 쌓일경우 노심 용해라는 최악의 경우가 발생할 수 있다.

종류[편집]

현재 여러 종류가 있으나, 현재 전 세계에서는 물(경수, 중수)을 감속재로 사용하는 원자로와 더불어 흑연을 사용하는 원자로가 많이 사용되고 있으며, 이들 감속재로 원자로를 구분하고 있다. 일반적인 원자로의 경우 우라늄 산화물(UO2)을 세라믹화한 연료 펠릿을 부식에 잘 견디는 피복재에 봉인한 연료봉을 여러개 묶은 연료 집합체와 더불어 저속 중성자를 만들기 위한 중성자 감속재를 쓰기도 하는데, 플루토늄을 연료로 사용하는 고속 중성자로의 경우엔 중성자 감속재를 쓰지 않는다.

경수/중수 감속 원자로[편집]

가압수형 원자로 또는 비등수형 원자로의 내부에는 노심 내부에 있는 다른 구조물로는 제어봉이 있는데, 그 내부는 중성자를 쉽게 잡아둘 수 있는 붕소하프늄, 카드뮴 같은 물질들의 펠렛으로 채워진다. 제어봉은 노심으로 삽입되면 중성자를 흡수하여 연쇄반응을 하지 못하게 하며, 제어봉을 인출시 더 많은 중성자들이 핵분열성 우라늄-235(U235)나 플루토늄-239(Pu239)의 핵에 부딪혀, 연쇄 반응은 격렬해진다. 핵분열 반응으로 발생하는 열은 주변의 경수나 중수에 의해 제거되는데, 경수나 중수는 중성자 반응을 완화시킨다. 단, 경수의 경우 중수보다 중성자 흡수율이 높기에 우라늄의 농축도가 더 높은 농축 우라늄이 꼭 필요하다.

흑연 감속 원자로[편집]

중성자 감속제로 흑연을 사용하는 형태로 감속재로 흑연을 사용하고, 냉각재로 물을 사용하는 RBMK마그녹스, 개량 가스냉각로와 같은 흑연을 감속재와 반사재로 사용하는 경우가 있다. 흑연의 경우 높은 온도에서 잘 버티는 특성과 더불어 강도도 높으며, 원자로의 출력변동도 낮은 특징이 있어, 4세대 원자로의 감속재로 각광받고 있다.

또한 몇몇 실험중에 있는 원자로의 감속재로 쓰이기도 하는데, 페블베드 원자로와 더불어 용융염 원자로가 그것이다.

고속 중성자로[편집]

감속재가 없는 고속 중성자로의 경우, 원자로 노심안에는 핵물질과 더불어 제어봉, 그리고 블랭킷연료(핵변환 시켜 연료로 만들기 위해 넣는 연료)로 구성된다.