"원자로" 관련 글 7

[1] 원전 내 에너지 전달
원자력열유체공학 2021. 12. 29. 17:17
0. 서론 이전 '핵공학개론1' 태그의 글 목록에서는 다른 발전 방법과 원자력 발전의 차이점인 핵분열에 초점을 맞추었다. 중성자가 우라늄 핵분열의 연쇄반응을 일으켜 에너지를 얻고, 반응도(reactivity)에 대한 inhour equation을 통해 그 출력을 조정하는 내용을 다루었다. 한편으로 원자력 발전소는 열에너지를 전기 에너지로 변환하는 거대한 열기관이다. 반도체를 쓰는 태양광 발전의 경우를 제외하면, 현대의 발전 방식은 터빈을 돌리는 것을 기본으로 하여 그 동력을 어떻게 마련하는가에 대한 차이가 있을 뿐이다. 예를 들어 화력 발전은 화석연료를 태워 얻은 열이 물을 끓이고, 여기서 얻은 증기가 터빈을 움직인다. 수력 발전은 댐을 통과하는 물이 직접적으로 터빈에 동력을 공급한다. 원자력 발전은, ..
[10] 원자로 장기 운전 시의 변화
핵공학개론1 2021. 8. 20. 22:16
0. 서론 '핵공학개론1' 태그의 지난 9개 글을 통해, 원자로 내에서 중성자가 어떻게 생성되고, 반응하며, 에너지와 위치에 따라 어떤 형태로 분포하는지를 살펴보았다. 중성자에 대한 이해를 바탕으로 발전 기관으로서의 원자로를 알아보았으며, 다시 시간에 따른 중성자 수의 변화를 논의함으로써 원자로 제어의 핵심 지표인 반응도를 공부하였다. 요약하면, 원자로의 동작은 중성자가 표적핵과 반응하여 다시 중성자를 내뱉는 연쇄반응으로부터 출발한다. 임계 상태 조건을 만족하는 원자로는 그에 대응하는 출력을 갖고 에너지를 생산하며, 이 상태를 오랫동안 안정적으로 유지하는 것이 원전 가동의 핵심이 된다. 이는 지지난 글(https://seraphy.tistory.com/21)에서 다룬 원자로 동특성과 원자로 제어에 연관된..
[9] 원자로 내 반응도 피드백
핵공학개론1 2021. 8. 15. 00:01
0. 서론 피드백(feedback, 되먹임 또는 궤환)이란 시스템 내에서 어떤 현상이 반복적으로 진행되고 있을 때, 이전 단계의 사건이 그 다음 단계에 영향을 주는 것을 말한다. 피드백에는 양성 피드백과 음성 피드백이 있고, 전자는 주어진 변동(perturbation)을 점차 키우는 방향으로 피드백이 일어나며 후자는 반대의 메커니즘을 통해 작동한다. 피드백의 예시로 들 수 있는 자연의 수많은 대상들처럼, 원자로 시스템에도 피드백 체계가 존재한다. 이는 원자로 안전과 연관된 것인데, 원자로가 정상적으로 운전하고 있다는 말은 곧 엔지니어가 의도한 균형, 즉 임계 상태를 원자로가 잘 유지하고 있다는 것과 같은 의미이다. 그러나 현실에서 이러한 균형은 외부로부터 오는 변화로 인해 쉽사리 깨질 수 있고, 따라서 ..
[8] 원자로 동특성(Reactor Kinetics)
핵공학개론1 2021. 8. 8. 22:27
0. 서론 이전의 글들을 통해 원자로가 동작하는 기본 원리에 대해 개괄적으로 알아보았다. 이를 두 가지로 나눈다면, 하나는 중성자의 생성과 흡수에 대한 과정, 다른 하나는 이렇게 촉발된 핵분열로 만들어진 열을 동력기관으로 전달하는 과정으로 가를 수 있을 것이다. '핵공학개론1' 태그의 글 중 2번 ~ 5번에 해당하는 부분이 중성자를 설명하는 글이었다. 핵분열 반응의 기본적인 매커니즘과, 원자로 내에서 에너지와 위치에 따른 중성자의 분포를 알아보았으며, 4인자 공식을 통해 세대에 걸친 중성자 수의 변화도 살펴보았다. 다만 이러한 내용은 모두 시간을 고려하지 않은 채 이루어진 것임을 주목해야 한다. 본 글에서는 원자로 조건에 따른 중성자 수의 시간 변화에 대해 논의할 것이다. 원자로에는 내부 및 외부의 중성..
[7] 원자로 내 열 전달
핵공학개론1 2021. 7. 2. 16:00
0. 서론 노심은 간단히 나누어 연료봉(fuel)과 냉각재(coolant)로 구분된다. 원자로 코어를 구성하는 기본 단위인 cell은 가운데 자리잡은 원통형의 fuel과 그 주변을 채운 coolant로 이루어져 있고, 이러한 사각형 cell이 무수히 모여 원자로에 열을 공급하는 역할을 한다. 연쇄반응이 일어날 조건을 만족한 원자로에서는 핵분열을 통해 fuel에서 방출된 열이 coolant를 타고 이동하며, 그 에너지를 사용해 발전기를 돌린다. 이러한 과정을 살펴보기 위해 원기둥의 연직 방향 축을 기준으로 한 heat flux를 알아보고, 그것이 coolant로 전달되는 양을 계산할 것이다. 또한 연료봉은 연료에 해당하는 pellet을 지르코늄 등의 재료를 사용한 피복(cladding)이 감싸고 있는 형태..
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