원자력발전소 핵연료에 사용하고 있는 기존의 피복관보다 성능이 월등히 우수한 신소재(신합금) 핵연료 피복관을 국내 연구진이 개발했다. 과학기술부가 추진하는 「원자력연구개발 사업」으로 한국원자력연구소(소장 장인순)의 핵연료 개발팀(정용환·정연호 박사)은 1997년부터 고성능 신소재 핵연료 피복관 개발에 착수, 5년만에 우리나라가 독자적으로 산업재산권을 소유하는 신소재(신합금) 핵연료 피복관을 개발하는데 성공했다. 개발 핵연료 피복관은 현재 상용화 되어있는 제품보다 성능이 향상되어 원자력발전소의 안전성과 경제성을 크게 향상시킬 것으로 기대된다. 핵연료 피복관은 원자로에서 핵연료(이산화우라늄)가 핵분열 하는 동안 핵연료 물질이 피복관 외부로 누출되는 것을 막아주는 방호벽 역할을 하는 가장 핵심적인 부품이다. 핵연료 피복관은 고온 고압의 극한 원자로 운전조건에서 수년간 사용될 수 있도록 부식에 대한 저항성과 기계적 특성이 우수해야 한다. 핵연료 피복관으로 쓰여진 신소재(신합금)는 지르코늄 원소를 주성분으로 새로운 제조공정을 적용함으로써 성능을 획기적으로 향상시킨 신합금이다. 한국원자력연구소는 신소재에 대해 국내는 물론 미국과 일본 등으로부터 10여건의 물질특허를 획득함으로써 이미 국제적 산업재산권을 확보했다. 핵연료 개발팀은 신소재 핵연료 피복관의 안전성 및 경제성을 시험하기 위해 원자력발전소와 같은 조건의 모의실험장치에서 시험한 결과, 기존의 외국 제품들에 비하여 부식과 기계적 변형에 대한 저항성이 월등히 우수한 것으로 나타났다. 앞으로 연구용 원자로를 이용하여 성능입증 시험을 실시할 예정이며, 단계적으로 국내 원자력발전소를 대상으로 상용화를 추진할 계획이다. 핵연료 피복관은 원자력발전소에서 사용되는 핵연료집합체 구성의 핵심 부품으로서 현재 전량을 수입하고 있는 실정으로 수입비용이 연간 3000만달러에 달하고 있다. 따라서 국산화해 양산하면 연간 5000만달러 이상의 수입대체효과 및 수출효과를 창출할 것으로 기대되고 있다. 한국원자력연구소는 앞으로 핵연료 피복관의 상용화 실험과 안전성 인증을 거친 후 한전원자력연료(주)에 기술을 이전할 계획이다. ◆ 핵연료피복관 : 원자로에서 핵연료인 이산화우라늄이 안전하게 핵분열 반응을 일으키도록 보호하고 방사성 물질이 외부로 누출되는 것을 막아주는 일차적인 방호벽 역할을 하는 중요한 부품이다. 핵연료 피복관은 고온 고압의 극한 원자로 운전조건에서 수년간 사용되기 때문에 부식과 기계적 변형에 대한 저항성이 우수해야 한다. 만약, 핵연료피복관이 파손되면 방사성 물질이 냉각수로 유출되어 원자력발전소의 안전성에 문제점을 야기시킬 수 있기 때문에 핵연료피복관은 원자로를 구성하는 부품들 중 가장 핵심적인 부품이라 할 수 있다. ◆ 지르코늄(Zr) : 열중성자에 대한 흡수단면적이 금속재료 중에서 최소이고, 내식성이 매우 좋기 때문에 원자력발전소의 원자로 재료로서 수요가 많으며, 상용 핵연료피복관은 모두 지르코늄 합금으로 제조되고 있다. ◆ 연구용 원자로 : 연구용 원자로는 우라늄 핵연료가 연소함에 따라 중성자를 발생시키는 일종의 중성자 발생기라고 할 수 있다. 원자력발전소와는 달리 열을 사용하지 않고 중성자를 이용하는 것으로 핵연료개발, 원자력재료개발, 중성자의 산란 회절에 의한 반도체, 나노입자 등의 첨단재료의 특성조사, 방사화분석, 방사성 동위원소 생산 등 다양한 분야에 응용되고 있다. <Chemical Daily News 2002/02/01> |
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