원자력연구원, 미 ATR 조사시험성공
연구로용 핵연료 생산, 수출 선도

▲ 시험용 집합체 장전 모습. <사진=한국원자력연구원>

[이코노미톡뉴스=배병휴 회장] 우리나라가 세계 최초로 개발한 우라늄 몰리브덴(U-Mo) 판형 핵연료 집합체를 미국의 고성능 연구로 ATR에서 조사(照射)시험한 결과, 핵연료의 건전성을 확인했다고 한국원자력연구원이 발표했다. ATR(Advanced Test Reactor)는 원자로에 쓰이는 여러 가지 재료의 적격성을 검토하는 조사시험 담당 MTR(Material Testing Reactor) 타입 중 세계 최대 출력과 중성자속을 가지고 있다.

수출용 신형 연구로 인허가에 활용

U-Mo 핵연료는 농축도 20% 이하 저농축우라늄(LEU)이나 단위 부피당 우라늄 밀도를 크게 높여 고성능을 낼 수 있고, 국제 핵 비확산에 기여할 수 있어 세계적으로 크게 주목을 받는다. 한국원자력연구원은 핵연료 성능의 국제적 검증을 위해 시험용 U-Mo 핵연료 집합체를 미국 아이다호 국립연구소(INL)에 인도한 바 있으며, INL 연구로 ATR에서 2015년 10월부터 17개월 간 진행한 조사시험을 통해 핵연료의 건전성을 최종 확인했다는 내용이다.
이 핵연료 조사시험에서 획득한 결과는 앞으로 약 6개월 간 수행될 ‘조사후시험’(PIE) 결과와 함께, 부산 기장군에 건설 추진 중인 ‘수출용 신형 연구로’의 인허가 획득 자료로 활용될 예정이다.
핵연료의 건전성을 확보하는 것은 연구로 건설 인허가 획득의 핵심요소이다. U-Mo 핵연료는 수출용 신형 연구로에 사용될 예정이기에 이번 조사시험 성공이 곧 수출용 신형 연구로 건설 인허가 획득에 크게 기여할 것으로 기대된다.

▲ 시험용 집합체 장전 모습. <사진=한국원자력연구원>

향후 신규, 노후 연구로용 수요증가 예상

한국원자력연구원은 지난 2014년, 독자적으로 보유하고 있는 원심분무 핵연료 분말 제조기술과 그동안 축적된 핵연료 설계, 제조 기술을 융합함으로써 U-Mo 판형 핵연료 개발에 성공했다. 원심분무 기술은 우라늄 합금을 섭씨 1,600도 이상의 고온 진공상태에서 녹인 후, 이를 고속 회전하는 원판 위에 분사시켜 원심력에 의해 미세한 구형 분말 형태로 급속 응고시키는 세계 유일의 상용급 금속 연구로용 핵연료 분말제조 기술이다.
U-Mo 핵연료는 기존 연구로용 핵연료에 비해 단위 부피당 우라늄 양을 약 2배 증가시켜 출력, 연소도, 주기 길이를 획기적으로 늘리고 연구로의 가동률을 크게 높일 수 있다.
연구원은 이 같은 탁월한 기술경쟁력을 바탕으로 우리나라가 향후 연구로용 U-Mo 핵연료 생산 및 수출의 선도적 역할을 수행할 수 있을 것으로 기대하며, 이를 통한 신규 수출시장은 연간 약 200억 원(연구로 10여기용)에 이를 것으로 전망한다.
전 세계에서 운영 중인 240여기 가운데 60%가 40년 이상 운영되어 향후 20년 내로 신규 및 노후 연구로 대체수요가 20~30여기로 예상된다. 이에 따라 향후 신규 연구로 수출시장에서 U-Mo 핵연료의 수요도 지속 증가하리라는 예상이다.
원자력연구원 하재주 원장은 이번 시험 성공으로 세계 최초로 개발한 U-Mo 판형 핵연료의 건전성을 국제적으로 검증받아 부산 기장의 신형 연구로 건설 및 가동을 통해 핵의학 진단, 치료에 필수적인 방사성 동위원소의 국내 수급 안정과 동위원소 수출산업화에 크게 기여할 것으로 기대한다고 밝혔다.

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