4세대 원자로: 기존 원전의 단점 극복

By Fouad Sabry

4세대 원자로란?

4세대 국제 포럼은 "세대"라는 포괄적인 용어에 해당하는 다양한 원자로 설계의 상업적 실행 가능성에 대한 연구를 수행하고 있습니다. IV 원자로."그것들은 다양한 목적으로 구동되며 그 중 일부에는 안전성 증가, 지속 가능성 향상, 효율성 증가 및 비용 절감이 포함됩니다.

귀하의 이점

(I) 다음 주제에 대한 통찰 및 검증:

1장: 4세대 원자로

2장: 원자로

3장 : 증식형 원자로

4장: 고속 중성자 원자로

5장: 일체형 고속 원자로

6장: 용융염 원자로

7장: 핵연료

8장: 초임계수로

9장: 고온 가스 원자로

10장: 납 냉각 고속 원자로

11장: 나트륨 냉각 고속 원자로

12장: 토륨 연료 주기

13장: 액체 상태 탈 냉각 원자로

14장: 온라인 재급유

15장: 액체 불소 토륨 원자로

16장: 진행파 원자로

장 17: 소형 모듈식 원자로 설계 목록

18장: TerraPower

19장: BN-1200 원자로

20장: 일체형 용융염 원자로

21장: BREST(리액터)

(II) iv세대 리액터에 대한 대중의 주요 질문에 답변

(III) iv세대 사용에 대한 실제 사례

(IV) 4세대 원자로 기술에 대한 360도 완전한 이해를 위해 각 산업에서 266개의 새로운 기술을 간략하게 설명하는 17개의 부록

이 책의 대상

전문가, 학부생 및 대학원생, 애호가, 애호가 및 모든 종류의 4세대 원자로에 대한 기본 지식이나 정보를 넘어서고자 하는 사람들

• Language: 한국어
• Publisher: 10 억 지식이 걸립니다 [Korean]
• Release date: Dec 14, 2022

Book preview

저작권

IV 세대 원자로 저작권 © 2022 푸아드 사브리. 모든 권리 보유.

모든 권리 보유. 이 책의 어떤 부분도 저자의 서면 허가 없이 정보 저장 및 검색 시스템을 포함한 전자적 또는 기계적 수단으로 어떤 형태나 형태로도 복제할 수 없습니다. 유일한 예외는 리뷰에서 짧은 발췌문을 인용 할 수있는 리뷰어에 의한 것입니다.

표지는 푸아드 사브리가 디자인했습니다.

이 책은 픽션 작품입니다. 이름, 인물, 장소 및 사건은 저자의 상상력의 산물이거나 허구로 사용됩니다. 실제 사람, 산 사람이나 죽은 사람, 사건 또는 지역과의 유사성은 전적으로 우연의 일치입니다.

보너스

[e-mail] 로 IV세대 원자로: 현재 원자력 발전소의 단점 극복이라는 제목으로 이메일을 보내면 이 책의 처음 몇 장이 포함된 이메일을 받게 됩니다.

푸아드 사브리

1BK 웹 사이트 방문

www.1BKOfficial.org

머리말

나는 왜 이 책을 썼을까?

이 책을 쓰는 이야기는 1989 년 중등 학교 학생이었을 때 시작되었습니다.

그것은 현재 많은 선진국에서 이용할 수 있는 STEM(과학, 기술, 공학 및 수학) 학교와 매우 유사합니다.

STEM은 학제 간 및 응용 접근 방식으로 과학, 기술, 공학 및 수학의 네 가지 특정 분야에서 학생들을 교육한다는 아이디어에 기반한 커리큘럼입니다. 이 용어는 일반적으로 학교의 교육 정책 또는 커리큘럼 선택을 다루는 데 사용됩니다. 인력 개발, 국가 안보 문제 및 이민 정책에 영향을 미칩니다.

도서관에는 매주 수업이 있었는데, 각 학생은 자유롭게 책을 선택하고 1 시간 동안 읽을 수 있습니다. 수업의 목적은 학생들이 교육 커리큘럼 이외의 과목을 읽도록 격려하는 것입니다.

도서관에서 선반에있는 책을 보면서 5 부로 총 5,000 페이지의 거대한 책을 발견했습니다. 책 이름은 기술 백과 사전으로, 우리 주변의 모든 것을 설명하고, 반도체에 절대 제로, 그 당시 거의 모든 기술은 다채로운 삽화와 간단한 단어로 설명되었습니다. 나는 백과 사전을 읽기 시작했고, 물론 매주 1 시간 수업에서 그것을 끝낼 수 없었다.

그래서 나는 아버지에게 백과사전을 사도록 설득했습니다. 아버지는 제 인생의 시작에서 모든 기술 도구, 최초의 컴퓨터 및 최초의 기술 백과 사전을 구입했으며 둘 다 저와 제 경력에 큰 영향을 미쳤습니다.

나는 올해 같은 여름 방학에 전체 백과 사전을 마쳤고, 우주가 어떻게 작동하는지, 그리고 그 지식을 일상적인 문제에 적용하는 방법을보기 시작했습니다.

기술에 대한 저의 열정은 30 년 전에 시작되었으며 여전히 여정은 계속되고 있습니다.

이 책은 신흥 기술 백과 사전의 일부로, 독자들에게 내가 고등학교 때와 같은 놀라운 경험을 제공하려는 시도이지만, 20세기 기술 대신 21 세기 신흥 기술, 응용 프로그램 및 산업 솔루션에 더 관심이 있습니다.

신흥 기술 백과 사전은 365 권의 책으로 구성되며 각 책은 하나의 신흥 기술에 초점을 맞출 것입니다. 신흥 기술 목록과 산업별 분류는 책 끝에 있는 출시 예정 부분에서 읽을 수 있습니다.

365 권의 책은 독자들에게 1 년 동안 매일 하나의 신흥 기술에 대한 지식을 높일 수있는 기회를 제공합니다.

소개

이 책은 어떻게 썼습니까?

신흥 기술 백과 사전의 모든 책에서 나는 사람들의 마음에서 직접 즉각적이고 생생한 검색 통찰력을 얻으려고 노력하고 있으며 신흥 기술에 대한 질문에 답하려고 노력하고 있습니다.

매일 30억 건의 Google 검색이 이루어지며 그 중 20%는 이전에 본 적이 없습니다. 그들은 사람들의 생각에 직접적인 라인과 같습니다.

때로는 '용지 걸림을 제거하는 방법'입니다. 다른 경우에는 감히 Google과 공유 할 수있는 끔찍한 두려움과 은밀한 갈망입니다.

Generation IV Reactor에 대한 콘텐츠 아이디어의 미개척 금광을 발견하기 위해 많은 도구를 사용하여 Google과 같은 검색 엔진의 자동 완성 데이터를 듣고 모든 유용한 문구와 질문을 신속하게 처리하여 사람들이 키워드 Generation IV Reactor를 묻습니다.

그것은 사람들의 통찰력의 금광이며, 신선하고 매우 유용한 콘텐츠, 제품 및 서비스를 만드는 데 사용할 수 있습니다. 당신과 같은 친절한 사람들은 정말로 원합니다.

사람 검색은 인간의 정신에 대해 수집 된 가장 중요한 데이터 세트입니다. 따라서이 책은 라이브 제품이며, 당신과 나와 같은 사람들이이 새로운 신흥 기술에 대해 궁금해하고 그것에 대해 더 알고 싶어하는 사람들이 묻는 IV 세대 원자로에 대한 새로운 질문에 대한 답변으로 지속적으로 업데이트됩니다.

이 책을 쓰는 접근 방식은 사람들이 IV 세대 원자로를 검색하는 방법에 대한 더 깊은 수준의 이해를 얻고, 반드시 내 머리 꼭대기에서 생각하지 않을 질문과 질문을 드러내고, 이러한 질문에 매우 쉽고 소화하기 쉬운 단어로 대답하고, 책을 직접 탐색하는 것입니다.

그래서이 책을 쓸 때 가능한 한 최적화되고 타겟팅되도록했습니다. 이 책의 목적은 사람들이 IV 세대 원자로에 대한 지식을 더 잘 이해하고 성장하도록 돕는 것입니다. 나는 사람들의 질문에 가능한 한 가깝게 대답하고 더 많은 것을 보여 주려고 노력하고 있습니다.

사람들이 가지고 있는 질문과 문제를 탐구하고 직접 답변하고 책의 내용에 통찰력, 검증 및 창의성(피치 및 제안까지)을 추가하는 환상적이고 아름다운 방법입니다. 이 책은 풍부하고 덜 혼잡하며 때로는 놀라운 연구 요구 영역을 밝혀냅니다. 이 접근법을 사용하여 책을 읽은 후 잠재적 인 독자의 마음에 대한 지식을 증가시킬 것으로 기대된다는 것은 의심의 여지가 없습니다.

나는이 책의 내용을 항상 신선하게 만들기 위해 독특한 접근법을 적용했다. 이 접근 방식은 검색 청취 도구를 사용하여 사람들의 마음을 듣는 것에 달려 있습니다. 이 접근 방식은 다음을 수행하는 데 도움이되었습니다.

독자가 있는 곳에서 정확히 만나면 화음을 울리고 주제에 대한 이해를 높이는 관련 콘텐츠를 만들 수 있습니다.

사람들이 이 새로운 기술에 대해 새로운 방식으로 이야기할 때 업데이트를 받고 시간 경과에 따른 추세를 모니터링할 수 있도록 손가락을 단단히 고정하십시오.

숨겨진 질문의 보물을 발견하려면 콘텐츠의 관련성을 높이고 승리의 우위를 제공하는 예상치 못한 통찰력과 숨겨진 틈새 시장을 발견하기 위해 새로운 기술에 대한 답변이 필요합니다.

이 책을 쓰기 위한 빌딩 블록에는 다음이 포함됩니다.

(1) 나는 독자들이 원하는 내용에 대한 직감과 추측에 시간을 낭비하지 않고 사람들이 필요로하는 것으로 책 내용을 채우고 추측을 바탕으로 끝없는 내용 아이디어에 작별 인사를했다.

(2) 나는 사람들이 읽고 싶어하고 알고 싶어하는 것을 실시간으로 맨 앞줄에 앉히고 검색 데이터를 사용하여 포함 할 주제와 제외 할 주제에 대한 대담한 결정을 내리기 위해 확고한 결정을 내리고 위험을 줄였습니다.

(3) 콘텐츠 제작을 간소화하여 며칠, 심지어 몇 주의 시간을 절약하기 위해 개별 의견을 수동으로 조사할 필요 없이 콘텐츠 아이디어를 식별했습니다.

사람들이 질문에 대답함으로써 직접적인 방법으로 지식을 늘리도록 돕는 것은 멋진 일입니다.

이 책을 쓰는 접근 방식은 검색 엔진에서 독자가 묻는 중요한 질문을 추적하고 추적하기 때문에 독특하다고 생각합니다.

승인을

책을 쓰는 것은 내가 생각했던 것보다 어렵고 내가 상상할 수 있었던 것보다 더 보람이 있습니다. 이 중 어느 것도 권위있는 연구자들이 완료 한 작업 없이는 불가능했을 것이며,이 신흥 기술에 대한 대중의 지식을 높이기위한 그들의 노력을 인정하고 싶습니다.

헌신

깨달은 사람들, 사물을 다르게 보고 세상이 더 나아지기를 바라는 사람들에게 그들은 현상 유지나 기존 국가를 좋아하지 않습니다. 당신은 그들과 너무 많이 동의하지 않을 수 있고, 그들과 더 논쟁 할 수 있지만, 당신은 그들을 무시할 수 없으며, 항상 사물을 바꾸기 때문에 과소 평가할 수 없습니다 ... 그들은 인류를 앞으로 나아가게 하고, 어떤 사람들은 그들을 미친 사람이나 아마추어로 볼 수 있지만, 다른 사람들은 천재와 혁신가를 봅니다.

제사

Generation IV 국제 포럼은 Generation IV 원자로라는 포괄적 인 용어에 해당하는 다양한 원자로 설계 의 상업적 실행 가능성에 대한 연구를 수행하고 있습니다. 여기에는 안전성 향상, 지속 가능성 향상, 효율성 향상 및 비용 절감과 같은 다양한 목적이 있습니다.

목차

저작권

보너스

머리말

소개

승인을

헌신

제사

목차

1 장 : IV 세대 원자로

제 2 장 : 원자로

제 3 장 : 육종가 원자로

챕터 4: 고속 중성자 원자로

5 장 : 통합 고속 반응기

6 장 : 용융염 반응기

제 7 장: 핵연료

제 8 장 : 바바 원자력 연구 센터

제 9 장 : 초 임계 경수로

10 장 : 고온 가스 반응기

11 장 : 가스 냉각 고속 원자로

12 장 : 납 냉각 고속 원자로

13 장 : 나트륨 냉각 고속 반응기

14 장 : 토륨 연료 사이클

제 15 장 : 액체 불화물 토륨 반응기

16장: 진행파 원자로

17장: 소형 모듈식 원자로 설계 목록

제 18 장: 테라파워

제 19 장: 토륨 기반 원자력

20 장 : 통합 용융 염 반응기

제 21 장 : 브레스트 (원자로)

후기

저자에 관하여

개봉박두

부록: 각 산업의 신기술

1 장 : IV 세대 원자로

종종 Gen IV 원자로로 알려진 IV 세대 원자로는 현재 상업 부문에서의 잠재적 인 사용을 위해 IV 세대 국제 포럼에서 탐구되고있는 일련의 원자로 설계입니다. 여기에는 안전성 향상, 지속 가능성 향상, 효율성 향상 및 비용 절감과 같은 다양한 목적이 있습니다.

Gen IV 반응기를 위해 가장 많이 개발된 설계인 나트륨 고속 반응기는 수년 동안 가장 높은 자금 조달 비중을 차지했습니다. 러시아에 위치한 두 개의 상업용 원자로 외에도 여러 개의 시범 시설이 작동하고 있습니다. 1981 년 이래로이 중 적어도 하나는 비즈니스로 성공적으로 운영되고 있습니다. 원자로를 위한 환경 친화적이고 자립적인 폐쇄형 연료 사이클의 생성은 Gen IV 아키텍처의 가장 중요한 구성 요소입니다. 6가지 유형 중 본질 안전성이 가장 높은 잠재력을 가진 유형은 용융염 반응기로, 이는 오래되고 덜 확립된 기술입니다.

이 시점에서 전 세계적으로 여전히 운영되고있는 대부분의 원자로는 2 세대 원자로 시스템으로 간주됩니다. 이는 1세대 시스템의 대부분이 꽤 오래 전에 해체되었고 2021년 현재 여전히 가동 중인 3세대 원자로는 소수에 불과하기 때문입니다. V 세대 원자로는이 시점에서 완전히 이론적이며 따라서 매체 미래에 현실적으로 간주되지 않는 원자로라고합니다. 결과적으로 이러한 유형의 원자로에 대한 연구 개발 자금이 제한됩니다.

미국 원자력 사무소는 2000 년 1 월 IV 세대 국제 포럼 (GIF) 설립의 원동력이었습니다.

에너지부(DOE)

GIF 포럼은 6 개의 개별 시스템 각각에 대해 개별화 된 시간표를 제시했습니다. 연구 개발 과정은 세 단계로 나눌 수 있습니다.

실행 가능성: 관련 상황에서 기본 아이디어를 테스트합니다. 가능한 기술적 쇼 스토퍼를 찾고 수정하는 것; 생존 능력:

성능을 위해서는 프로토타입 상황에서 엔지니어링 규모의 프로세스, 현상 및 재료 기능의 검증 및 최적화가 필요합니다.

데모: 세부 설계에 대한 라이센스를 완료하고 취득하고 프로토타입 또는 데모 시스템의 구축 및 운영을 수행하여 궁극적인 목표는 상업적 배포 수준입니다.

처음에는 다양한 원자로 설계가 고려되었습니다. 그러나 후보자 풀은 가장 유망한 기술과 Gen IV 노력의 목표를 달성할 가능성이 가장 높은 기술만 포함하도록 좁혀졌습니다. 시스템 중 3 개는 열 반응기로 간주되고 나머지 4 개는 고속 원자로로 간주됩니다. 초고온 반응기(VHTR)가 수소 합성을 위한 고품질 공정 열을 제공할 수 있는지 여부를 결정하기 위한 연구도 수행되고 있습니다. 고속 원자로를 사용하면 사용하는 것보다 더 많은 연료를 사육하고 악티늄족을 연소시킬 수 있으므로 공정에서 생성되는 폐기물의 양을 더욱 최소화 할 수 있습니다. 관점에 따라 이러한 시스템은 지속 가능성, 안전 및 신뢰성, 경제성, 확산 저항 및 물리적 보호 측면에서 상당한 발전을 제공합니다.

열 중성자 또는 느린 중성자를 사용하는 원자로는 열 원자로로 알려져 있습니다. 핵분열의 부산물로 방출되는 중성자는 연료가 흡수 할 가능성을 높이기 위해 중성자 감속재에 의해 느려집니다.

HTR-10의 후속 조치로 중국 정부는 2012년 시범 HTR-PM 200MW 고온 자갈층 원자로 건설 작업을 시작했습니다.

흑연 조절 코어와 일관용 우라늄 연료 사이클은 초고온 원자로(VHTR) 설계의 핵심입니다.

냉각수로는 헬륨 또는 용융 염이 사용됩니다.

이 반응기 설계는 1,000°C의 출구 온도를 구상합니다.

각형 블록과 자갈층 반응기 아키텍처는 모두 반응기 코어에 대한 실행 가능한 옵션입니다.

고온은 열화학적 황-요오드 사이클을 통한 수소 생성 및 공정 열을 포함한 다양한 공정을 수행할 수 있게 합니다.

2010 년 2 월, 세계 최초의 초고온 원자로가 될 남아프리카 자갈층 모듈 식 원자로 (PBMR)는 정부에 의해 자금 조달이 거부되었습니다. 잠재적 인 투자자와 소비자는 가격의 상당한 상승과 예상치 못한 기술적 문제의 발생에 대한 우려로 인해 연기되었습니다.

2012 년 차세대 원자력 발전소 개발 경쟁의 일환으로 아이다호 국립 연구소는 2021 년까지 프로토 타입으로 배치하는 것을 목표로 Areva의 각형 블록 Antares 원자로와 유사한 설계를 승인했습니다. Xe-100으로 알려진 PBMR은 약 76MWe 및 200MWt의 화력을 생산합니다. 전형적인 Xe-100 4 팩 공장은 약 300MWe를 생산할 수 있으며 13 에이커의 토지에 건설 될 수 있습니다. Xe-100의 모든 부품은 도로로 운송 할 수 있으며 건설 현장에서 아무것도 건설하지 않고 건설 과정을 신속하게 처리하기 위해 단순히 조립됩니다.

용융 염 반응기의 주 냉각수 또는 아마도 연료 자체는 용융 염의 혼합물입니다. 이러한 형태의 원자로는 용융 염 반응기로 알려져 있습니다. 이러한 종류의 원자로 건설에 대한 몇 가지 제안이 있었고 몇 가지 프로토 타입 만 건설되었습니다.

MSR의 기본 아이디어는 열, 에피열 및 고속 반응기를 포함한 다른 종류의 반응기에 적용될 수 있습니다. 2005년부터 고속 스펙트럼 MSR(MSFR) 개발에 중점을 두고 있습니다.

열 스펙트럼 반응기(예: IMSR)와 고속 스펙트럼 반응기는 모두 가장 최근의 아이디어 개념(예: MCSFR)의 설계에 포함됩니다.

열 스펙트럼의 초기 개념과 현재 사용되는 많은 개념은 핵연료에 의존합니다.

아마도 용융 불화물 염에 용해 된 사불화 우라늄 (UF 4) 또는 사불화 토륨 (ThF4)이있을 것입니다.

유체는 흑연이 감속재 역할을 하는 코어로 흘러 들어가 임계에 도달합니다. 이로 인해 유체가 임계에 도달하게됩니다.

오늘날의 이론 중 일부는 흑연 매트릭스에 퍼지는 연료의 사용을 기반으로하며 용융 염은 저압의 원천으로 사용됩니다.

고온에서 냉각.

연료 내에서 핵분열 사건을 일으키는 중성자의 평균 속도가 열 중성자의 평균 속도보다 빠르기 때문에 이러한 Gen IV MSR 개념은 종종 열 원자로가 아닌 에피열 원자로라고 더 정확하게 불립니다. 이것은 열 중성자가 에피 열 중성자보다 느리다는 사실 때문입니다.

빠른 스펙트럼 흑연 감속재는 MSR 아이디어 설계(예: MCSFR)에 포함되지 않습니다. 그들은 적절한 양의 핵분열성 입자와 함께 충분한 양의 소금을 갖도록 함으로써 임계성을 달성합니다. 빠른 스펙트럼으로 인해 수명이 짧은 폐기물 만 생성하면서 훨씬 더 많은 양의 연료를 소비 할 수 있습니다.

용융염 기술에는 납을 냉각 매체로 사용하여 설계되는 개념적 이중 유체 반응기를 포함하여 여러 변형이 있지만 일반적으로 염화 플루토늄(III)과 같은 금속 염화물과 같은 용융염 연료는 더 큰 핵폐기물 폐쇄 연료 사이클 기능을 지원합니다. 현재 추진되고있는 MSR 설계의 대부분은 주로 1960 년대 용융 염 반응기 실험 (MSRE)에서 파생됩니다. MSRE와 크게 다른 다른 주목할만한 접근 방식에는 MOLTEX가 추진하는 안정 염 반응기 (SSR)의 개념이 포함됩니다. 이 접근법은 원자력 산업에서 이미 잘 확립 된 수백 개의 일반적인 고체 연료봉에 용융 염을 포함합니다. 다른 주목할만한 접근법은 다음과 같습니다 : 2015 년 영국에 위치한 Energy Process Construction이라는 컨설팅 회사는이 후기 영국 설계가 소형 모듈 식 원자로 개발에 가장 경쟁력이 있다고 결정했습니다.

MSR이 열 스펙트럼 핵폐기물 버너로 기능할 것이라는 전망은 이 원자로의 또 다른 뛰어난 특징입니다. 급속 스펙트럼 원자로만이 전통적으로 사용 후 핵 재고의 사용 또는 감소에 실현 가능한 것으로 간주되었습니다. 그러나 새로운 연구에 따르면 다른 유형의 원자로도 효과적 일 수 있습니다. 열폐기물 연소 과정은 우라늄의 일부 대신 사용후핵연료에 소량의 토륨을 첨가함으로써 가능했다. 핵 확산에 대한 우려와 고속 원자로와 관련된 기타 기술적 과제가 없으면 초우라늄 원소(예: 플루토늄 및 아메리슘)의 순 생산 속도는 소비율보다 낮은 수준으로 낮아집니다. 이로 인해 핵 저장 문제의 규모가 감소합니다.

SCWR이라고도 하는 초임계수 경수로는 환원 정속 경수로의 개념입니다. 그러나 연료 내에서 핵분열 사건을 일으키는 중성자의 평균 속도는 열 중성자보다 빠르기 때문에 열 원자로보다는 에피 열 반응기라고하는 것이 더 정확합니다. 이것은 에피 열 중성자가 열 중성자보다 높은 온도에서 이동한다는 사실 때문입니다. 작동 유체는 초 임계 상태로 밀린 물입니다. SCWR은 본질적으로 경수로(LWR)이지만 더 높은 압력과 온도에서 작동하며 한 번만 통과하는 직접적인 열교환 주기를 갖습니다. 초임계수(임계 질량과 혼동하지 말 것)를 작동 유체로 사용하기 때문에 수상이 하나만 존재하므로 초임계 열교환 방법은 끓는 물 반응기(BWR)보다 가압경수로와 더 유사합니다. 그러나 직접 사이클 (PWR)로 작동하는 끓는 물 반응기 (BWR)의 경우에는 그렇지 않습니다. 현재 사용중인 PWR 또는 BWR보다 훨씬 높은 온도에서 작동 할 수 있습니다.

초임계 수냉식 원자로(SCWR)의 열효율은 약 45%인 반면 현대식 경수로(LWR)의 효율은 약 33%입니다. 이러한 높은 열 효율로 인해 SCWR은 첨단 원자력 시스템의 매력적인 후보입니다.

저렴한 비용으로 에너지를 생산하는 것이 SCWR의 주요 목표입니다. 이는 이미 효과적인 것으로 입증된 두 가지 기술, 즉 전 세계에서 가장 자주 사용되는 발전로인 경수로(LWR)와 전 세계 상당수의 지역에서 사용되는 과열 화석 연료 연소 보일러를 기반으로 합니다. 현재 13 개국에서 온 32 개 그룹이 SCWR 아이디어를 조사하고 있습니다.

SCWR은 경수로이기 때문에 방사성 증기의 방출 및 증기 폭발 가능성뿐만 아니라 매우 비싼 중장비 압력 용기, 파이프, 밸브 및 펌프에 대한 요구 사항을 포함하여 BWR 및 LWR과 동일한 위험에 취약합니다. SCWR이 더 높은 온도에서 작동한다는 사실 때문에 이러한 일반적인 문제는 본질적으로 이러한 원자로에서 더 심각합니다.

VVER-SCWR 또는 VVER-SKD라고도 하는 VVER-1700/393은 러시아에서 설계 중인 초임계 수냉식 원자로입니다. 번식 비율은 0.95이고 이중 입구 코어가 있습니다.

어떠한 조절도 없이, 핵분열에 의해 생성되는 고속 중성자는 고속 원자로에서 즉시 사용될 수 있다. 열 중성자 원자로와 달리 고속 중성자 원자로는 모든 악티늄족을 연소하거나 핵분열하도록 프로그래밍할 수 있습니다. 충분한 시간이 주어진다면, 이것은 현재 세계 열중성자 경수로에 의해 생산되는 사용 후 핵연료의 악티늄족 분율을 현저히 감소시켜 핵연료 사이클을 완성 할 것입니다. 또는 시스템 구성이 변경되는 경우 필요한 것보다 더 많은 악티늄족 연료를 생산할 수도 있습니다.

가스 냉각 고속 원자로 (GFR) 시스템에는 폐쇄 된 연료 사이클과 고속 중성자 스펙트럼이 장착되어있어 비옥 한 우라늄의 효과적인 전환과 악티늄 관리가 가능합니다.

반응기는 헬륨 냉각식이며 출구 온도가 850 ° C 인 초고온 반응기 (VHTR)가보다 지속 가능한 연료 사이클을 위해 진화했습니다.

큰 열 효율은 직접 Brayton 사이클 가스 터빈을 사용하여 달성됩니다.

몇 가지 다른 연료 유형은 매우 높은 온도에서 작동하고 핵분열 생성물의 탁월한 유지를 보장하는 능력으로 인해 현재 고려되고 있습니다. 이러한 연료 형태에는 복합 세라믹 연료, 개선 된 연료 입자 또는 세라믹에 싸인 악티늄 화합물 성분이 포함됩니다.

핀 또는 플레이트 기반 연료 어셈블리와 프리즘 블록을 기반으로 하는 코어 구성이 현재 고려 중입니다.

유럽 지속 가능한 원자력 산업 이니셔티브로부터 자금을 지원받은 3 개의 IV 세대 원자로 시스템 중 하나는 Allegro라고 불리며 100MWt의 용량을 가질 가스 냉각 고속 원자로입니다. 이 원자로는 중부 또는 동부 유럽의 한 국가에서 건설하기위한 것입니다.

BN-600과 BN-800은 러시아에서 가장 큰 두 개의 상업용 나트륨 냉각 고속 원자로이며 둘 다 러시아 (800MW)에 있습니다. 1,200 메가 와트 이상의 전기를 출력하고 1996 년에 비활성화 될 때까지 수년 동안 성공적으로 운영 된 프랑스의 Superphenix 원자로는 지금까지 가동 된 가장 큰 원자로였습니다. 1985년 10월, 인도에 위치한 고속 육종가 시험 원자로(FBTR)가 임계를 달성했습니다. FBTR의 연료 연소 효율은 2002 년 9 월에 우라늄 미터 톤 (MWd / MTU) 당 100,000 메가 와트 일을 처음으로 기록했습니다. 이것은 인도의 육종가 원자로 기술 역사에서 중요한 성과로 간주됩니다. 500MWe 용량의 나트륨 냉각 고속 원자로는 현재 INR 5,677 crores (약 9 억 달러)의 비용으로 건설되고 있습니다. 이 건설은 프로토타입 고속 육종 원자로인 FBTR의 운영에서 얻은 전문 지식을 사용하여 수행됩니다. 일련의 좌절 끝에 정부는 2020 년 3 월에 원자로가 빠르면 2021 년 12 월까지 가동되지 않을 것으로 예상한다고 밝혔다. PFBR 이후에는 각각 600MWe 용량의 상업용 고속 육종 원자로 (CFBR)가 추가로 있습니다.

산화물 연료 고속 육종 원자로와 금속 연료 통합 고속 원자로는 나트륨 냉각 고속 육종 원자로를 위해 이미 개발 중인 두 가지 개념입니다. Gen IV SFR은 이 두 가지 이니셔티브를 확장하는 프로젝트입니다.

목표는 우라늄 사용의 효과를 극대화하기 위해 초우라늄 동위원소가 현장을 떠나야 하는 요구 사항을 줄이는 것입니다. 이것은 플루토늄 생산을 통해 달성 될 것입니다. 빠른 중성자에 의해 구동되는 조절되지 않은 코어가 원자로 건설에 사용됩니다. 이 구성은 초우라늄 동위 원소 (경우에 따라 연료로 사용)의 소비를 촉진하기위한 것입니다. 원자로가 너무 뜨거워지면 SFR의 연료가 팽창하여 연쇄 반응이 자동으로 느려집니다. 이것은 폐기물 순환에서 긴 반감기 transuranics를 제거함으로써 오는 이점에 추가됩니다. 이런 식으로 비 활성 의미에서 안전합니다.

SFR 원자로의 한 가지 설계는 액체 나트륨으로 냉각되고 우라늄과 플루토늄의 금속 합금 또는 경수로에서 생성되는 핵폐기물인 사용 후 핵연료에 의해 연료를 공급하는 것입니다. SFR 연료는 강철 클래딩으로 둘러싸여 있으며 액체 나트륨은 연료 어셈블리를 구성하는 클래드 부품 사이의 공간을 채 웁니다. 연료 집합체는 SFR을 구성하는 것입니다. SFR에는 설계 측면에서 여러 가지 장애물이 있으며 그 중 하나는 나트륨 취급과 관련된 위험입니다. 나트륨은 물과 접촉하면 폭발적인 반응을 일으 킵니다. 그러나 냉각수로 물을 사용하는 대신 액체 금속이 대신 사용됩니다. 이를 통해 시스템이 대기압에서 작동 할 수 있으므로 누출 가능성이 줄어 듭니다.

유럽 지속 가능한 원자력 산업 이니셔티브는 3 개의 세대 IV 원자로 시스템에 자금을 제공했습니다. 그 중 하나는 나트륨 냉각 고속 원자로 인 산업 시연을위한 고급 나트륨 기술 원자로 (ASTRID)였습니다.

Gen IV SFR의 여러 조상이 전 세계에 있습니다. 그러한 조상 중 하나는 400MWe 고속 플럭스 테스트 시설로, 지난 10 년 동안 워싱턴 주 Hanford 현장에서 효과적으로 운영되고 있습니다.

아이다호 국립 연구소에서 20MWe EBR II는 1994년 폐쇄될 때까지 거의 30년 동안 운영되었습니다. 그 시간 동안 원활하고 효과적으로 실행되었습니다.

아르곤 국립 연구소는 1984 년과 1994 년 사이에 통합 고속 원자로 (IFR)에 사용 된 기술 개발을 담당했습니다. GE Hitachi의 PRISM 원자로는 이 기술을 업데이트하고 상용화한 것입니다. PRISM 프로젝트의 주요 목표는 새로운 연료를 생산하는 대신 기존 원자로에서 사용 후 핵연료를 연소시켜 재활용하는 것입니다. 사용후핵연료와 폐기물을 매설하는 전통적인 방식의 대안으로 제시된 이 개념은 사용후핵연료에 존재하는 핵분열성 성분의 반감기를 단축시키는 동시에 부산물로 상당한 부분의 에너지를 생산한다.

납 냉각 고속 반응기에는 연료 사이클이 닫힌 납 또는 납 / 비스무트 공융 (LBE) 액체-금속 냉각 반응기가 있습니다. 이러한 종류의 반응기는 빠른 중성자 스펙트럼 방사선을 생성합니다.

사용 가능한 선택 중에는 50에서 150MW의 전력을 저장할 수 있고 급유 사이에 매우 긴 시간을 갖는 배터리, 300에서 400MW 사이의 출력 정격을 가진 모듈 식 시스템, 1,200MW 용량의 대형 모 놀리 식 플랜트 옵션 ( 배터리라는 이름은 오래 지속되는 것을 암시합니다.  에너지의 전기 화학적 변환을위한 조항과 모순되는 공장에서 만들어진 코어).

연료는 금속 또는 질화물로 구성되며 비옥 한 우라늄과 초 우라늄을 모두 포함합니다.

반응기는 550 ° C의 원자로 출구 냉각수 온도로 자연 대류에 의해 냉각되며, 고급 재료의 경우 최대 800 ° C까지 가능합니다.

온도가 높을수록 열화학 반응이 수소를 생성 할 수 있습니다.

유럽 지속 가능한 원자력 산업 이니셔티브는 세 가지 다른 IV 세대 원자로 시스템에 자금을 제공하고 있습니다. 이들 중 하나는 가속기 구동 아임계 원자로이기도 한 납 냉각 고속 원자로입니다. 그것은 MYRRHA라고 불릴 것이며 용량은 100MW(t)가 될 것입니다. 이 원자로의 건설은 벨기에에서 이루어질 것이며 2036 년까지 완료 될 것으로 예상됩니다. 2009 년 3 월, Mol에서 Guinevere라는 이름이 부여 된 Myrrha의 감소 전력 모델이 가동되었습니다.

원자력 사고가 발생할 수 있고 마스터되어야한다는 개념은 GEN IV 포럼이 옹호하는 사고 제외라는 아이디어로 대체됩니다. 그들은 IV 세대 시스템에 사용되는 능동 및 수동 원자력 안전 시스템의 조합이 적어도 III 세대 시스템에서 사용되는 것만 큼 효과적 일 것이며 이러한