원자력硏, 국내 최초 핵연료 안전성 검증 시험 성공

[이투뉴스] 국내 연구진이 세계에서 네번재로 새로 개발한 핵연료 집합체의 내구성과 안전성을 실물 크기로 검증하는 성능시험을 성공했다.

한국원자력연구원(원장 양명승) 최근 오동석 선진핵연료기술개발부 박사팀이 미국과 프랑스, 일본에 이어 ‘핵연료 양립성 시험시설(PLUTO)’의 장기 성능시험을 성공했다고 6일 밝혔다.

이 시험은 수출용으로 새로 개발한 경수로 핵연료 집합체와 현재 가동 원전에 장전된 기존 핵연료 집합체를 각각 1다발씩 맞대 장전한 뒤 원자로와 동일한 유속 조건에서 안전성을 검증하는 500시간 연속 시험이다.

이 시험은 실시간으로 온도, 유량, 진동 데이터를 획득해 핵연료 집합체의 내구성과 안전성을 최종 검증한다. 새로 개발한 핵연료를 상용화하기 위해 반드시 거쳐야 하는 단계다.

우리나라는 지금까지 이 시험을 미국 웨스팅하우스사 등 외국 시설을 이용해 수행해 왔는데, 비용이 많이 드는 데다 시험기간이 오래 걸리고 핵심 기술의 유출 우려가 있었다.

PLUTO는 구조가 다른 2개의 핵연료 집합체를 실물 크기로 맞대어 장전해 집합체 다발 주위로 흐르는 냉각재와 집합체 간의 간섭에 따라 안전에 문제가 발생하지 않는지 양립성(compatibility) 확보 여부를 실물 크기로 검증하는 시설이다.

이는 핵연료의 안전성을 실증적으로 입증할 수 있도록 한 국내 최초의 시설로 원자력연구원이 2008년 12월 독자 기술로 구축했다.

특히 원자력연구원의 PLUTO는 미국, 프랑스 일본의 유사한 시험시설에 비해 운전 온도 및 압력을 각각 10℃, 0.5MPa(메가파스칼) 이상 높이고 시설 기동에 필요한 시간을 기존 24~48시간에서 12시간으로 대폭 단축했다.

아울러 500시간 연속 운전이 가능하도록 하는 등 성능을 대폭 끌어올려 현존하는 핵연료 양립성 시험 시설 가운데 최고의 성능을 갖췄다는 평이다.

핵연료 집합체의 500시간 연속시험은 핵연료 진동, 냉각수 압력 및 온도의 실시간 계측을 통해 핵연료봉의 표면 마멸 폭과 깊이 등 데이터를 생산하는 고난도 시험으로, 핵연료 양립성 시험시설을 보유한 미국, 프랑스, 일본도 시험 중 실시간 계측에 상당수 실패하는 것으로 알려졌다.

이에 반해 원자력연구원은 장기간 시험에서 실시간 계측 데이터를 단번에 확보해 우수한 시험기술을 입증했다. 이번에 안전성 검증시험을 거친 수출용 핵연료 집합체는 개발 주체인 한전원자력연료가 가동 중인 상용 원전에서 연소 시험을 거친 뒤 내년부터 상용화할 계획이다.

이성수 기자 anthony@e2news.com