이 글은 SRI 시험 합격 당시 정리한 수기를 바탕으로 재구성했습니다. 학습 참고용 답안이며, 실제 채점자의 기준과 일치하는지는 확인되지 않았습니다.
1. 문제
증식로의 의미를 설명하고, 플루토늄을 연료로 사용한다는 사실만으로 증식로를 판정할 수 없는 이유를 쓰시오.
2. 모범답안
1) 증식로는 새로 생성되는 핵분열성 물질이 소비되는 핵분열성 물질보다 많도록 설계된 원자로이다.
2) 증식비는 동일한 평가 기준에서 생성된 핵분열성 물질과 소비된 핵분열성 물질의 비이며, 1보다 큰 경우 증식에 해당한다.
3) 플루토늄을 포함한 혼합산화물 연료는 경수로와 고속로 모두에 사용할 수 있으므로 사용 여부만으로 증식로인지 알 수 없다.
4) 우라늄-238이 중성자를 흡수한 뒤 붕괴를 거쳐 플루토늄-239가 생성되는 과정이 핵분열성 물질 생산의 한 예이다.
3. 문제를 풀기 위해 알아야 할 내용
3.1. 증식과 증식비
원자로에서 핵분열성 연료가 소비되는 동안 우라늄-238 같은 물질이 중성자를 흡수하여 새로운 핵분열성 물질이 만들어질 수 있다. 증식의 핵심은 새로 생성되는 핵분열성 물질이 소비되는 양보다 많다는 점이다. 증식비는 동일한 평가 기준에서 생성량을 소비량으로 나눈 비이며, 1보다 크면 증식에 해당한다. 구체적인 값은 해당 원자로와 평가 조건을 확인한다.
출처: IAEA, Climate Change and Nuclear Power, 증식비 설명 https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/Pub_Climate-Change-NP-2013_web.pdf
3.2. 우라늄-238에서 플루토늄-239로
우라늄-238은 중성자를 흡수한 뒤 핵분열성 핵종인 플루토늄-239로 전환될 수 있다. 우라늄-238이 중성자를 흡수하면 우라늄-239가 되고, 연속된 베타 마이너스 붕괴를 거쳐 넵투늄-239와 플루토늄-239가 만들어진다. 우라늄-238의 전환이 일어난다는 사실만으로 핵분열성 물질의 생산량이 소비량보다 많다고 단정할 수는 없다.
출처: 미국 에너지부, Nuclear Physics and Reactor Theory, 제1권 https://www.energy.gov/sites/default/files/2026-04/DOE-HDBK-1019-93_VOL1.pdf
3.3. 플루토늄 사용과 증식은 다른 기준이다
우라늄과 플루토늄 산화물을 섞은 혼합산화물(MOX) 연료는 경수로용과 고속로용으로 제작된다. 여기서 플루토늄-239와 플루토늄-241은 핵분열성 동위원소로서 우라늄-235를 대체해 연료로 쓰일 수 있다. 따라서 플루토늄이 연료에 포함되는지와 핵분열성 물질이 소비량보다 많이 생성되는지는 구분해야 한다.
출처: IAEA, 핵연료주기 정보시스템, MOX Fuel Fabrication https://infcis.iaea.org/NFCFDB/NFCFDB
3.4. 수기 표현을 읽을 때
플루토늄을 사용하는 원자로라는 짧은 표현은 특정 사례를 떠올리는 데 도움이 되지만 증식로의 정의로는 충분하지 않다. 시험 답안에서는 핵분열성 물질의 생성과 소비 관계를 먼저 쓴다. IAEA 자료는 고속 증식로 연료의 예로 플루토늄 또는 고농축 우라늄을 설명한다.
출처: IAEA, Liquid Metal Fast Breeder Reactors https://www.iaea.org/sites/default/files/publications/magazines/bulletin/bull20-6/20604782938.pdf
SRI 합격노트 전체 목차 https://srijh.blogspot.com/2026/10/sri.html
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