미국 원자력 산업은 또 다른 중요한 발전에 직면해 있습니다. 민간 ​​기업이 개발하고 비경수로 기술을 사용하는 최초의 신세대 원자로가 40여년 만에 처음으로 미국에서 중요한 작동을 달성했으며 아이다호 국립 연구소에서 "점화"라는 중요한 이정표를 완료했습니다. Antares Nuclear Mark-0이라고 불리는 이 시험용 마이크로반응기는 서구 원자력 발전의 새로운 단계를 의미합니다. 또한 이는 미국 에너지부의 "원자로 파일럿 프로그램" 프레임워크에 따라 임계 목표를 달성한 최초의 첨단 원자로 중 하나입니다.

소개에 따르면 Mark-0 마이크로 반응기는 2026년 6월 4일에 소위 "초기 임계성" 또는 "제로 전력 연료 임계성"을 달성했습니다. 이는 원자로가 화력을 생성하거나 내보내려는 목적이 아니라 원자로의 전산 물리학 모델, 노심 형상, 제어봉 성능 및 초기 중성자 거동과 같은 중요한 매개변수를 검증하기 위해 핵 연쇄 반응을 유지하기에 충분한 최소 전력 수준으로 제어된다는 것을 의미하며 상당한 화력 출력이 필요하지 않습니다. 활성 냉각 흐름. 업계 관계자들은 이 단계를 '처음으로 자동차 엔진이 부드럽게 점화되는 과정'에 비유한다. 위력은 높지 않지만 이후의 포괄적인 작전에 있어서 근본적인 중요성을 갖습니다.

이러한 개발은 2026년 7월 4일까지 최소 3개의 첨단 원자로 설계의 중요한 작동을 입증하기 위한 원자로 파일럿 프로그램에서 DOE의 목표를 직접적으로 반영합니다. 2025년에 시작될 이 프로젝트는 오랫동안 침체된 미국 원자력 산업을 "풀어내는" 것을 목표로 합니다. 1970년대 이후 여론의 변화, 정치적 압력, 극도의 안전 추구로 인해 미국의 원자력 승인을 위한 규제 절차는 점점 더 복잡해지고 비용이 많이 들게 되어 상업 프로젝트를 감당할 수 없게 되어 새로운 프로젝트가 거의 중단되는 결과를 낳았습니다. 원자로 파일럿 프로젝트는 연방 실험실 캠퍼스에서 에너지부의 독립적인 안전 승인 및 감독 프로세스를 사용하여 초기 기술 프로토타입을 검증함으로써 전통적인 NRC(원자력 규제 위원회) 상업 허가 경로의 일부 초기 부담을 우회하고 다양한 차세대 원자로 유형의 실용화를 가속화합니다.

이 프로젝트의 후보 중 Antares가 개발한 R1 원자로와 무전력 프런트 엔드 테스트 원자로 Mark-0은 100kW~1MW 사이로 설계된 발전 범위를 갖춘 고온 고체 마이크로 원자로로 자리매김하고 있습니다. 모듈식 설계 아이디어는 원자로 모듈을 공장에서 표준화 및 제조한 다음 설치 및 운영을 위해 전체를 발전소로 운송하는 것입니다. 여러 모듈을 겹쳐서 필요에 따라 전원 공급 장치 용량을 확장할 수 있습니다. 이러한 마이크로 원자로는 매우 높은 에너지 보안과 연속성을 요구하는 원격 시설, 군사 기지 및 시나리오를 대상으로 합니다.

연료 기술 경로에서 Antares는 고농축 저농축 우라늄(HALEU)과 TRISO(삼중 동축 등방성) 연료 입자의 조합을 사용합니다. 단일 입자의 크기는 "옥수수" 크기 정도입니다. 내부는 우라늄 옥시카바이드 형태로 19.75% 농축된 우라늄-235입니다. 외부는 여러 겹의 탄소 및 세라믹 코팅으로 코팅된 후 원통형 연료 연탄에 압착되어 코어 블록에 적재됩니다. 이 연료 구조는 자연스럽게 고온에서 피복재의 무결성을 유지하여 노심 자체 안정성과 노심 용해 저항을 향상시키는 능력을 가지고 있습니다.

보고서는 이러한 구성이 원자로의 '본질적인 자체 조절'을 달성하는 데 도움이 되며 극한의 고온 조건에서 용해 위험을 크게 줄이는 데 도움이 된다고 지적했습니다. 또한, '호퍼'와 유사한 코어 구조로 상단에서 연료 펠릿이나 연료 블록을 연속적으로 방출하고 하단에서 연소된 연료를 배출할 수 있도록 설계해 재급유 과정이 비교적 간단하고 연속적이다.

Antares 원자로의 또 다른 기술적 특징은 냉각 시스템입니다. 원자로는 액체 나트륨 열 파이프(펌프나 기계적 이동 부품 없이 액체 나트륨으로 채워진 일련의 폐쇄형 강철 열 파이프)를 사용하여 냉각됩니다. 원자로 노심에서 열이 발생하면 히트파이프 안의 나트륨이 기화되어 열교환기로 위쪽으로 운반됩니다. 응축 및 열 방출 후 내부 벽의 모세관 구조를 통해 코어 영역으로 "흡입"되어 수동 순환을 형성합니다. 회사가 공개한 정보에 따르면, 외부 전력이 완전히 중단되더라도 이 패시브 히트파이프 냉각 시스템은 원자로 노심의 폐열을 계속해서 제거할 수 있어 전력 손실 상황에서 안전을 위한 추가적인 중복성을 제공할 수 있습니다.

동시에 Antares는 처음부터 미 육군 및 공군의 배치 요구 사항을 충족하도록 설계되었으므로 견고성, 모바일 배치 기능, 운영 및 유지 관리 요구 사항 측면에서 엄격한 군사 표준을 충족합니다. 현재 이 원자로는 군사시설에 신뢰성 높은 에너지 안보를 제공하기 위해 2028년경 텍사스주 샌안토니오 합동기지에 배치되도록 선정됐다.

Chris Wright 미국 에너지부 장관은 성명을 통해 이렇게 말했습니다. "오늘의 성과는 미국 원자력 역사에서 중요한 순간입니다. 40여년 만에 민간 부문에서 개발한 최초의 비경수 기술 미국 원자로를 임계화함으로써 Antares는 미국 혁신의 잠재력이 발휘될 때 무엇을 할 수 있는지 보여줍니다." 그는 또한 트럼프 행정부가 미국 국민이 다음 세대를 위해 저렴하고 안정적이며 안전한 에너지 공급에 접근할 수 있도록 미국 원자력 산업의 '재탄생'을 계속 지원할 것이라고 강조했습니다.

아이다호 국립연구소(Idaho National Laboratory)에서 Mark-0의 중요한 성공은 미국이 소형 모듈형 원자로와 차세대 첨단 원자로 유형의 상용화를 촉진하는 핵심 신호로 간주됩니다. 이는 또한 R1 상용 발전소와 훨씬 더 민간 첨단 원자력 에너지 기술의 후속 확장 검증을 위한 현실적인 예를 제공합니다.