보이드 계수

보이드 계수는 핵반응로에서 핵분열 반응을 조절하는 중요한 인자 중 하나로, 냉각재 내에 기포(void)가 형성될 때 반응도가 변화하는 정도를 나타내는 값이다. 일반적으로 경수로(Light Water Reactor, LWR)에서 주로 사용되는 개념이며, 냉각재인 물이 증기 기포로 변환될 때의 반응도 변화를 정량화한다.

보이드 계수는 양수 또는 음수 값을 가질 수 있다.

• 양의 보이드 계수: 냉각재 내 기포가 증가하면 반응도가 증가하는 경우를 의미한다. 이는 핵분열 반응이 더욱 활발하게 일어나게 하여 원자로 출력을 증가시키는 경향이 있다. 양의 보이드 계수를 가진 원자로는 불안정성을 야기할 수 있으며, 사고 상황에서 제어가 어려워질 수 있다.

• 음의 보이드 계수: 냉각재 내 기포가 증가하면 반응도가 감소하는 경우를 의미한다. 이는 핵분열 반응이 억제되어 원자로 출력을 감소시키는 경향이 있다. 음의 보이드 계수를 가진 원자로는 안정성이 높으며, 사고 발생 시 자동적으로 출력이 감소하는 자기 제어 특성을 가진다.

원자로 설계 시에는 보이드 계수를 신중하게 고려하여 원자로의 안전성과 안정성을 확보해야 한다. 특히, 경수로의 경우 보이드 계수를 가능한 한 음의 값으로 설계하여 안전성을 높이는 것이 일반적이다. 보이드 계수는 원자로의 냉각재 온도, 압력, 핵연료 조성 등 다양한 요인에 의해 영향을 받는다.