📌 오늘의 국제 원자력 동향 2026년 9월 21일 (월)
- NPCIL이 2026-09-19 Rawatbhata에서 국산 700 MWe 가압중수로 RAPP-7·8의 초기 핵연료 장전을 시작해, 16기 표준설계 계열의 네 번째 호기인 RAPP-8이 최초 임계 접근과 금년 회계연도 상업운전을 앞둔 시운전 단계로 진입함
- Sizewell C가 Avonmouth에 해양터널용 프리캐스트 세그먼트 3만 8,500개를 만드는 공장을 승인받아 착공하면서, Hinkley Point C에서 검증된 외부 사전제작 방식이 400개 일자리 규모의 공급망 실행 단계로 확대됨
- 미 육군이 Ameresco·Indelible-Bloom·Frontier Power USA 3개사에 6개 기지의 배터리·천연가스·원자력 발전사업 장기임대를 조건부 부여해, 유휴부지 활용 모델이 2030년 초기운용능력을 겨냥한 사업자 선정 단계로 진입함
- 스위스에서 신규 원전 건설 금지 해제안에 반대하는 국민투표 청구 서명이 3개월 만에 12만 5,000건을 넘어 국민투표가 확정되면서, 2026년 여름 연방의회가 승인한 금지 해제안의 최종 판단이 약 30개 단체 연합이 요구한 유권자 투표로 넘어감
- 미국 상원 초당파 의원단이 의회에 제출된 미·사우디 민간원자력협력협정(123협정)의 기밀 부속서한 2건을 두고 Marco Rubio 국무장관·Chris Wright 에너지장관에게 비밀해제를 요구해, 협정 심사의 쟁점이 조항 내용에서 비공개 합의의 공개 여부로 옮겨감
감속재
감속재[Moderator]
우라늄이 핵분열을 하면서 방출되는 핵분열중성자는 평균 2MeV의 높은 속도를 지닌다. 즉, 에너지가 높은 중성자가 방출된다. 이와 같은 고속 중성자(fast neutron)는 U235 에 잘 흡수되지 않기 때문에 핵분열 연쇄반응이 일어나기 어렵다. 중성자가 U235와 같은 핵분열용이물질에 흡수되었을 때 핵분열이 일어날 확률은 중성자 에너지가 낮을수록 더 높은 경향을 보인다. 따라서 핵분열이 연쇄적으로 일어나기 위해서는 핵분열이 일어날 확률이 높은 에너지 상태인 열중성자(thermal neutron, 운동에너지가 0.025eV 이하)로 감속되어야 하는데 이때 중성자 에너지 즉 속도를 를 감속시키는 물질을 감속재라 하며, 감속재는 원자로의 주요 구조물 중 하나이다. 감속의 원리는 중성자와 감속재와 충돌할 때 중성자가 가진 에너지를 감속재로 전달하면서 에너지를 잃는 것이다. 감속재로는, 원자질량수가 작을수록 탄성충돌로 중성자를 감속시키기 쉽고, 열중성자 흡수확률이 낮은 경수(輕水=H2O) ·중수(重水=D2O) ·탄소(흑연) 등이 사용된다.
감속 방법
중성자 에너지를 감속시키는 가장 효율적인 방법은 비슷한 질량의 원자핵과 탄성충돌시키는 것이다. 운동중인 입자가 정지상태 입자(표적입자)와 정면으로 탄성충돌하면, 에너지보존법칙과 운동량 보존법칙에 따라 운동중이던 입자의 충돌후 속도는 감소하는 원리이다. 중성자는 수소 원자핵인 양성자와 질량이 비슷하므로, 고속중성자가 정지상태의 양성자와 정면으로 충돌하면 중성자 운동에너지는 거의 대부분 양성자에 전해지게 되며, 몇 번의 충돌로 열중성자가 될 수 있다. 만일 표적원자핵의 질량이 양성자보다 크면 중성자 에너지 감속효과는 줄어든다. 하지만 중성자가 양성자와 충돌하여 중수소(H2)핵이 만들어질 가능성이 비교적 커서 결과적으로 열중성자 개수가 줄어들 수도 있다. 그러므로 표적원자핵에 따라 중성자가 충돌할 때 흡수되는 정도를 고려하여 적절한 감속재 물질을 선택하여야 한다.
감속재의 종류
- 경수(H2O)
감속재로 가장 흔히 사용되는 물질은 보통의 물인 경수다. 물 분자 속 수소 원자핵인 양성자가 중성자를 감속하는 데는 최적이나, 양성자가 충돌하는 중성자와 결합하여 중수소핵을 만들 수 있어서 결과적으로 연쇄 핵분열반응을 일으키는데 필요한 열중성자 수를 감소시킬 수 있으므로 비효율적이기도 하다. 따라서 경수를 감속재로 사용하는 경우에는 핵연료로 저농축우라늄을 사용하여 핵분열 중성자를 많이 생성시켜 연쇄 핵분열반응이 쉽게 일어나도록 한다. 경수를 감속재로 사용하는 원자로를 경수형 원자로 혹은 경수로라고 한다.
- 중수(D2O)
수소 원자핵 다음으로 중성자 감속 효과가 큰 원자핵은 중수소핵이다. 중수소핵이 들어있는 중수를 감속재로 사용하는 경우, 중수소핵이 중성자를 흡수할 확률이 매우 낮기 때문에 중성자 개수가 줄어드는 단점이 없으지므로 경수로 연료로 사용하는 저농축 우라늄이 아닌 천연우라늄을 핵연료로 사용할 수 있다. 중수를 감속재로 사용하는 원자로를 중수형 원자로 혹은 중수로라고 한다. 중수는 경수에 비해 구하기가 어렵고(인공작으로 생산해야 한다) 비싸므로 감속재로서의 경제성은 낮다.
- 흑연(C)
탄소 원자핵이 중성자를 감속하는 역할을 하도록 흑연을 감속재로 사용하기도 한다, 탄소 원자핵도 중성자를 거의 흡수하지 않으므로 중성자 수가 줄어드는 단점이 없어서, 천연우라늄을 핵연료로 사용할 수 있다. 1942년 미국 시카고 대학에 건설된 인류 최초의 원자로(CP-1)는 천연우라늄을 연료로, 흑연을 감속재로 사용하여 인공적인 핵분열 연쇄반응을 성공시켰다.
- 기타
탄소 원자핵보다 질량이 작은 He, Li, Be, B 원자핵이 들어있는 물질은 감속재로 거의 사용되지 않는다. He은 감속재 역할을 할 만큼 밀도를 높이기 어렵고, Li-6과 B-10은 중성자를 흡수할 확률이 비교적 높다. Be과 Li-7도 그 사용이 아주 제한적이다.