버클링(Buckling, 좌굴)

원자로의 모양(Geometry)에 따른 버클링

One-Group Diffusion Theory of Nuclear Reactors

 

사실, 버클링(좌굴)에 대한 개념이 참 어렵습니다.

 

대충 원자로의 기하학적인 모양에 따라 달라지는 것 같은데

 

이걸 설명하기가 쉽지 않거든요.

 

또한, 버클링을 구하기 위해서는 베셀 함수를 풀어야 하는 등

 

굉장히 어렵게 구해지는 걸로 알고 있습니다.

 

그래서 버클링을 제가 이해한대로 설명드리겠습니다.

 

 

 

원자로의 누설 측면에서 볼 때

 

부피가 큰 원자로가 작은 원자로보다 유리합니다.

 

극단적으로 생각해보겠습니다.

 

1cm^3, 100m^3 (각각 정육면체)의 원자로를 비교해볼까요?

 

각각의 원자로에 동시에 일정한 중성자를 두었다고 생각해봅시다.

 

시간이 지날수록 중성자는 확산되면서 원자로를 탈출할 것입니다.

 

일정 시간이 지나고 어디에 중성자가 더 많이 남아있을까요?

 

당연히 100m^3 넓이의 정육면체 원자로일 것입니다.

 

원자로의 누설 측면에서 볼 때

 

부피가 큰 원자로가 작은 원자로보다 유리합니다.

 

따라서, 원자로의 부피가 클수록 유리하지만

 

현실세계에서 무한대의 원자로를 만들 수는 없습니다.

 

따라서, 대표적인 3가지 형태의 원자로를 만들어서 비교해보겠습니다.

 

(구, 원통, 정육면체)

 

각 길이를 모두 r로 통일해서 계산 시,

 

 

위의 그림처럼

 

부피가 클수록 버클링은 작다는 결과가 나옵니다.

 

따라서, 저는 부피가 클수록 버클링은 작으며 중성자의 누설 측면에서 유리하다라고 개인적으로 이해했습니다.

 

(구형 원자로는 연료 측면에서 문제가 있기에 원통형을 채택했다고 알고 있습니다.)