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가속기구동미임계시스템 (Accelerator-Driven System)

쉽게 풀면

보통 원자로는 스스로 연쇄반응을 유지하는 임계 상태로 운전합니다. 가속기구동미임계시스템은 일부러 임계에 못 미치는 노심을 만들고, 모자란 중성자를 외부에서 넣어 줍니다. 양성자 가속기로 무거운 금속 표적을 때리면 중성자가 쏟아져 나오는데, 이것을 중성자원으로 씁니다. 가속기를 끄면 연쇄반응이 곧바로 잦아들기 때문에 안전성 면에서 장점이 있다고 평가됩니다.

왜 중요한가

사용후핵연료에 남는 마이너악티나이드처럼 다루기 까다로운 핵종을 태워 없애는 소멸처리 수단으로 오랫동안 연구되어 왔습니다. 이런 핵종을 많이 넣은 노심은 지발중성자가 적어 임계 운전이 위험한데, 미임계 운전은 그 부담을 덜어 줍니다. 고준위폐기물 부담을 줄이는 전략을 논하는 문헌에서 빠지지 않는 선택지입니다.

논문에서는 이렇게 쓰입니다

조금 더 깊게 보면

중성자는 고에너지 양성자가 납이나 납-비스무트 같은 표적핵을 부수는 파쇄 반응으로 생성되며, 양성자 한 개당 수십 개의 중성자를 얻을 수 있습니다. 시스템 성능은 노심이 임계에서 얼마나 떨어져 있는지에 크게 좌우되어, 미임계도가 깊을수록 안전 여유는 커지지만 필요한 빔 출력이 급격히 늘어납니다. 실용화의 관건은 오랜 시간 끊김 없이 운전되는 대출력 가속기와, 표적창 재료가 강한 조사와 부식을 견디는지에 있습니다.

주의할 점

핵변환이 핵종이 다른 핵종으로 바뀌는 현상 자체를 가리킨다면, 가속기구동미임계시스템은 그 변환을 대규모로 일으키기 위해 고안된 장치 개념입니다. 발전보다 폐기물 저감을 주된 목적으로 삼는다는 점도 일반 원자로와 다릅니다.

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