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원자로에서 노심은 핵분열을 일으켜 열을 생산하는 부분으로, 핵분열 시 생성된 중성자의 감속 및 흡수, 핵분열생성물의 처리, 핵분열로 발생한 열의 전달 및 제거가 일어나는 곳이다.

노심의 구성재나 형태는 원자로의 종류에 따라 각기 다르다. 원자로는 일반적으로 핵분열을 주도하는 중성자의 종류에 따라 고속로와 열중성자로로 분류되는데, 고속로는 초기 핵분열 시 발생하는 고속중성자를 그대로 연쇄핵분열에 활용하는 방식이고, 열중성자로는 고속중성자를 우라늄 핵분열에 유리한 열중성자로 바꾼 후 연쇄핵분열을 일으키는 방식이다. 여기서 고속중성자를 열중성자로 바꿔 주는 물질이 감속재이다.

감속재는 원자로의 종류에 따라 각기 다른 물질을 사용하는데, 농축우라늄을 핵연료로 쓰는 가압경수로에서는 일반적인 물(H₂O)을 사용하며, 천연우라늄을 핵연료로 쓰는 중수로에서는 중수(D₂O, 물의 화학적 구성원소가 질량수 1인 경수소원자가 아니라 질량수 2인 중수소원자로 구성됨)를 사용한다. 또한 흑연로에서는 흑연을 사용하고, 고속로에서는 아예 감속재를 사용하지 않는다.

냉각재는 핵분열 시 발생한 열을 흡수해 발전기의 터빈으로 전달함으로써 터빈이 돌아가게 만들어 전기를 생산하도록 한다. 경수로나 중수로에서는 일반적으로 쓰는 물을 냉각재로 사용하며, 흑연로에서는 주로 가스를, 고속로에서는 소듐(Na)이나 납(Pb) 등의 액체 금속을 냉각재로 사용한다.

다만, 경수로에서는 냉각재에 히드라진(Hydrazine)을 섞어 냉각수 산도(pH)를 조절하며, 붕산을 섞어 중성자를 추가로 흡수하도록 한다.

제어봉은 원자로의 핵분열 속도를 제어하기 위한 것으로, 카드뮴(Cd), 인듐(In), 은(Ag), 붕소(B) 등 중성자 흡수 능력이 큰 물질들을 주로 사용한다.

사용 목적에 따라 원자로의 운전을 정지시킬 때 필요한 정지봉(shut-down rod), 원자로의 출력을 제어하는 데 필요한 출력제어봉(regulating rod), 부하추종운전(load follow operation)을 위해 세부적인 출력 조절에 필요한 회색봉(gray rod) 등이 있다.

가연성독물봉(burnable poison rod)은 원자로의 초기 핵분열 단계에서 과도하게 발생하는 중성자를 흡수하기 위한 것으로, 중성자 흡수능이 큰 물질인 붕소(B)나 가돌리늄(Gd), 어비움(Erbium) 등이 주로 쓰인다.

원자로의 수직방향이나 수평방향으로 불균형하게 발생하는 출력의 평탄화, 혹은 연소 시 국부출력들의 평탄화를 위해 사용한다. 냉각수에 붕산을 섞는 것도 노심이 장기간 연소되도록 보완하기 위한 것이다.

불을 피울 때 불쏘시개 역할을 하는 중성자원은 원자로의 운전 초기단계나 장기간 운전정지 후 재가동 시 핵분열 반응이 일어나도록 중성자를 공급하는 역할을 하는데, 경수로에서는 안티몬-베릴륨(Sb-Be) 합금이나 캘리포늄(Cf)이 주로 사용된다.

고속로에서는 연쇄핵분열 시 고속중성자를 직접 이용하므로 감속재가 필요하지 않으며, 냉각재로는 액체금속을 사용한다. 현재 고출력으로 가동되는 고속로들은 주로 나트륨(Na)을 냉각재로 사용하고 있다.

원자력 발전소에서는 이처럼 각 원자로의 노심 특성에 따라 다양한 구성재들을 서로 보완하여 사용하면서 조금이라도 더 안전하고 효율적인 노심을 만들기 위해 노력하고 있다.