고속원자로의 재료

핵연료 : 처음에는 에 몰리브덴 등의 체심입방정계(體心立方晶系) 금속을 다량으로 첨가하여 체심입방정계인 γ-우라늄 주체(主體)의 합금으로 한 것이 사용되었으나, 높은 연소도가 얻어지지 않는다는 것이 알려져 변경되었다. 현재 농축 우라늄과 플루토늄을 혼합한 이산화물질인 핵연료를 사용하며, 이 연료는 미리 낮은 밀도의 펠릿(pellet)으로 만들어 연료 피복관에 넣는 것과, 혼합분말을 피복관에 진동시키면서 채워 넣는 진동충전법에 의한 것이 있다. 다음 시대에는 혼합탄화물 연료의 이용으로 증식비를 올리는 것이 기대된다.

연료피복관 : 현재 이용하고 있는 600℃까지 나트륨 냉각에서는 의 (鋼)이 상용된다. 이 합금은 주성분인 철을 비롯하여 합금원소나 주요 불순물이 를 흡수하여 헬륨 ·수소를 발생하고, 금속이 부풀어오르는 스웰링 현상이 발생하며, 또 연성(延性)이 저하되는 현상을 일으킨다. 이와 같은 단점을 보완하기 위해 바나듐과 같은 녹는점이 높은 금속의 합금도 연구되고 있다. 고속원자로의 연료는 다량의 열을 발생하므로 열중성자 원자로의 연료에 비해 가늘며, 따라서 연료 피복관도 바깥지름이 6~7mm, 두께가 0.3~0.4mm 정도이다.

냉각재 : 수증기를 사용하는 방안도 있었으나, 이것은 증식비가 작아지므로 폐기되고, 현재는 액체 나트륨이 널리 사용된다. 냉각재의 온도는 실험로에서는 500~600℃, 발전로에서는 600∼700℃가 될 것이다. 이 열은 나트륨-물의 증기발생기(열교환기)로 수증기를 만들어 터빈 발전기를 돌리는 데 사용된다. 장래에는 다시 고온을 목표로 헬륨을 냉각재로 하는 고속원자로가 개발될 것이다.

제어재 : 현재는 열중성자원자로와 마찬가지로 카드뮴 ·붕소 ·탄탈 등의 제어봉을 사용하고 있다. 특히 발전용 원자로에 사용하고 있는 제어봉은 대체로 60% 이하로, 붕소(B-10)를 농축하여 B₄C 소결체를 스테인리스 강관에 넣고 헬륨 기체로 가압하여 제조한다.