이들은 모두 가압수형 원자로. 3+ 세대 가압수형 원자로는 현재 쓰이고 있는 원자로와 비슷하지만 발전소의 통제 없이도 자체적으로 원자로를 냉각시켜 주는 안전장치를 갖추고 있다.
테니스 공 크기의 흑연구(球)를 원자로에 넣는 4세대 페블베드 원자로는 흑연구가 충분한 열을 빨아들여 핵연료의 용융을 막는 안전장치 역할을 한다. 그리고 5세대 진행파 원자로는 기존에 폐기되던 열화우라늄을 사용하기 때문에 사실상 무한정으로 사용할 수 있다. 다만 냉각에 쓰이는 녹은 금속 나트륨이 산소나 물에 접촉하면 폭발해 버린다.
제3+ 세대: 가압수형 원자로
작동원리: 현재 쓰이고 있는 3세대 가압수형 원자로와 마찬가지로 농축우라늄을 물에 담가 나오는 열로 증기를 만드는 방식이다.
장점: 3+ 세대 가압수형 원자로는 발전소가 원자로를 통제할 수 없어도 원자로를 냉각시켜 주는 안전장치를 갖추고 있다. 비상시 원자로 위에 있던 예비 물탱크에서 물을 쏟아 부으면 되기 때문이다.
단점: 방사능 폐기물은 냉각시킨 후 지하 매립지에 묻어야 한다. 하지만 냉각 과정에만 수년이 걸린다. 그리고 지하 매립지도 아직 없다.
현황: 미쓰비시와 웨스팅하우스가 합작으로 설계한 원자로가 미국 원자력규제위원회의 승인을 얻어 미국에 6기, 그리고 중국에 4기가 각각 건설될 예정이다.
제4 세대: 페블베드 원자로
작동원리: 내부에 이산화우라늄을 채운 테니스 공 크기의 흑연구(球)를 원자로 속에 넣는다. 그리고 펌프로 원자로 속에 헬륨을 보낸다. 흑연구와 헬륨가스가 핵연료 냉각 및 중성자 감속 역할을 한다.
장점: 흑연구가 열을 빨아들여 핵연료의 용융을 막는 자체 안전장치 역할을 한다.
단점: 이 원자로에는 정밀하게 생산된 대량의 흑연구가 필요하다. 그리고 원자로 내에 산소가 유입될 경우 핵연료가 화재를 일으킬 수 있다. 게다가 농축우라늄을 연료로 사용하기 때문에 고준위 방사능 폐기물을 배출한다.
현황: 연구자들은 이 같은 방식의 실험용 원자로를 만들어 가동 중이다. 하지만 아직 실용화 되지는 않았다.
제5 세대: 진행파 원자로
작동원리: 열화우라늄의 원자 속 중성자를 떼어내 플루토늄으로 만든다. 그리고 플루토늄에서 나온 중성자는 많은 열화우라늄을 쓸모 있는 연료로 바꿀 수 있다.[그림 참조]
장점: 농축우라늄은 우라늄 광석의 0.7%에 불과하다. 나머지는 모두 버려지는 열화우라늄이다. 이 때문에 현재 보유하고 있는 열화우라늄만으로도 수백 년간 발전을 할 수 있다.
단점: 원자로 냉각에 쓰이는 녹은 금속 나트륨은 산소나 물과 접촉하면 폭발해 버린다.
현황: 빠르면 오는 2020년까지 진행파 원자력발전소를 만들 수 있을 것으로 전망되고 있다.
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