원자력硏, 국내 개발 첨단 핵연료 건전성 입증
신형연구로 인허가 핵심 자료로 활용
한국원자력연구원(원장 하재주)은 우리나라가 세계 최초로 개발한 U-Mo(우라늄 몰리브덴) 판형 핵연료집합체를 미국의 고성능 연구로인 ATR에서 조사(照射)시험한 결과, 핵연료의 건전성을 확인하는 데 성공했다고 26일 밝혔다.
ATR(Advanced Test Reactor)는 미국 아이다호국립연구소(INL)의 고성능 연구용원자로. 250 MW급 용량과 열중성자속 1x1015(하나로는 4.2 x 1014)으로 원자로에 쓰이는 여러 가지 재료의 적격성을 검토하는 조사시험을 담당하는 MTR(Material Testing Reactor) 타입 중 세계 최대 출력과 중성자속을 가지고 있다.
U-Mo 핵연료는 농축도 20% 이하의 저농축우라늄(LEU)이지만 단위 부피당 우라늄 밀도를 크게 높여 고성능을 낼 수 있고, 국제 핵비확산에도 기여할 수 있어 세계적으로 큰 주목을 받고 있다.
연구원은 핵연료 성능의 국제적 검증을 위해 시험용 U-Mo 핵연료 집합체를 미국 아이다호국립연구소(INL)에 인도한 바 있으며, INL 연구로인 ATR에서 2015년 10월부터 17개월 간 진행한 조사시험을 통해 핵연료의 건전성을 최종 확인했다.
이번 핵연료 조사시험에서 획득한 결과는 앞으로 약 6개월 간 수행될 조사후시험(PIE; Post Irradiation Examination)의 결과와 함께, 부산 기장군에 건설 추진 중인 ‘수출용신형연구로’의 인허가 획득 자료로 활용될 예정이다.
핵연료의 건전성을 확보하는 것은 연구로 건설 인허가 획득의 핵심요소이다. U-Mo 핵연료는 수출용신형연구로에 사용될 예정으로, 이번 조사시험 성공이 곧 수출용신형연구로 건설 인허가 획득에 큰 기여를 할 것으로 기대된다.
한국원자력연구원은 독자적으로 보유하고 있는 원심분무 핵연료 분말 제조기술과 그동안 축적된 핵연료 설계‧제조 기술을 융합함으로써 지난 2014년 U-Mo 판형 핵연료 개발에 성공했다.
원심분무 기술은 우라늄 합금을 섭씨 1,600도 이상의 고온 진공상태에서 녹인 후, 이를 고속 회전하는 원판 위에 분사시킴으로써 원심력에 의해 미세한 구형 분말 형태로 급속 응고시키는 세계 유일의 상용급 금속 연구로 핵연료 분말제조 기술이다.
U-Mo 핵연료는 기존 연구로용 핵연료에 비해 단위 부피당 우라늄양을 약 2배 증가시켜, 출력, 연소도, 주기길이를 획기적으로 늘리고 연구로 가동률을 크게 높일 수 있다.
연구원은 이같은 탁월한 기술경쟁력을 바탕으로, 우리나라가 향후 연구로용 U-Mo 핵연료 생산 및 수출의 선도적 역할을 수행할 것으로 기대하고 있으며, 이를 통한 신규 수출시장은 연간 약 200억원(연구로 10여기 핵연료 수준)에 이를 것으로 전망된다.
세계 연구로는 전 세계에서 운영 중인 240여기의 연구로 중 약 60%는 40년 이상 운영되었으며, 향후 20년 내 신규 및 노후 연구로 대체수요 20~30여기가 예상됨. 따라서 향후 신규 연구로 수출시장에서 U-Mo 핵연료의 수요도 지속 증가할 것으로 전망된다.
하재주 원장은 “이번 시험의 성공은 연구원이 세계 최초로 개발한 U-Mo 판형 핵연료의 건전성을 국제적으로 검증했다는 데 의미가 깊다”며 “향후 U-Mo 판형 핵연료를 사용하는 기장 신형연구로의 성공적인 건설 및 가동을 통해 핵의학 진단 및 치료에 필수적인 방사성 동위원소의 국내 수급 안정과 동위원소 수출산업화로 국민건강증진, 신산업 창출 등에 폭넓게 기여할 것으로 기대된다”고 말했다.
