요즘 거론되는것 중 하나가 "장주기 무인 잠수정"인데
이게 핵잠수정 아니냐 하는 이야기가 있죠.
물론 방사청은 "추진체계는 아직 미정이다"라고 공식적으로 이야기하고는 있습니다.
그런데 많은 사람들이 이거 핵추진 확실하다라고 추측을 하고 있고요.
자료그림을 보면 길이 40m, 폭 3m, 배수량 500톤급으로 나와 있습니다.
이걸 발진시킨 후 수개월~수년동안 특정 지역에서 활동시키면서
적 항구 근방에서 근접 은밀 정찰을 한다는 개념이겠죠.
이런 장기간 활동을 하는데 추진체계가 핵이 아니면 다른 대체할 만한 것은 없으므로
핵추진이 확실하다는 이야기일 것이구요.
이를 위해 후보로 거론되는 원자로는 KAIST의 MMR (마이크로 모듈라 리액터) 원자로인데
출력은 35MWe급이라서 딱 적당하고요. (노심 열출력은 50MW)
이 원자로 논문을 보니깐 2014년도에 대략설계 완료되었고
논문상에 적시된 용도는 "모듈식 원자로로 지역발전을 위해서"라고 되어 있고
군사용으로는 전혀 언급은 없습니다.
원래 개발목적 자체는 당연히 민수용이었겠지요.
(실제 민수용으로 수요가 있어서 개발을 시작한 것은 또 당연히 아니겠구요)
특징은, 기존의 SMART 원자로 타입은
모듈 패키지에 모든 것이 담긴 수준은 아니기 때문에
부득이하게 외부 설비가 추가로 좀 더 붙어야 한다는 단점,
"완전 피동안전" 설계는 아니기 때문에 사고발생시 안전성 유지에 약간 불리하다는 점,
저농축 경수로이기 때문에 5~10년 주기로 연료교체가 필요하다는 점인데요.
이 MMR 원자로는 상기 단점을 완전히 해결하고 더욱 소형화 모듈화 설계수준을 높인 타입이라고 하네요.
또
보통 원자로에서 발생하는 열을 전력으로 전환하기 위해서는
증기를 만들어서 터빈으로 돌리는 건데 열역학적으로는 랭킨사이클인데요.
아무래도 물을 끓인 증기로 터빈을 돌리다보니 저주파 진동성분이 많이 발생하므로
수중에서의 정숙성에 불리합니다.
그런데 이 MMR은 초임계 이산화탄소 사이클 방식인데 (열역학적으로는 브레이튼 사이클)
즉 수증기가 아니고 이산화탄소를 수백도씨 정도로 가열팽창시킨 초임계 상태로 만들어서
이걸 터빈에 쏴서 고속으로 돌리는 방식이네요.
그러다보니 전체 배관 및 터빈 사이즈를 훨씬 더 작게 초소형으로 제작하는게 최적설계가 되고
고속이다 보니 고주파 진동성분이 지배적이 되므로
수중에서는 고주파 음파가 빠르게 흡수되는 대역이므로
수중 정숙성에 유리합니다.
# 참고
랭킨사이클 = 그냥 일반적인 증기터빈이라고 보면 됨
브레이튼사이클 = 터보젯,터보팬 기관이라고 보면 됨
마지막으로 연료교체주기는 20~30년으로 잡고 있네요.
연료봉(집합체)는 33개 쓴다고 합니다.
연료는 UN(질화우라늄), UO2(산화우라늄)을 섞어 쓴다고 되어 있고요.
이때 UN 비율이 높을수록 운전수명이 길어진다고 합니다.
냉각계통은 소듐(나트륨)을 시도하는 것 같습니다.
원자로 노심 사이즈는 직경 1m 미만, 높이 1.5m 로 되어 있습니다.
정말 작네요.
이상의 방식은 미국 Sandia 연구소(미국내 3대 핵무기 연구소중 하나) 및 MIT의 기초연구에 영향을 받았다고 되어 있습니다. 즉 미국에서도 이정도 급으로 이런 방식으로 만들어진 예가 없다는거죠.
아무튼 세계적으로 수많은 초소형 모듈식 원자로가 개발되고 있습니다만
우리나라에서는 이런 종류로 "장주기 무인 잠수정"을 개발 시도하는 것으로 추측이 된다고 하네요.
4천톤급 유인 핵잠수함은 뭐 그렇다 치고
5백톤급 무인 핵잠수함도 개발되는 것 같다 정도로 이해하면 되지 않나 싶습니다.
아마 아직은 선행연구 단계겠지요.
작성일 : 21-09-22 22:40
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