집합체 시제품 완성 … 2028년 소듐냉각고속로 원형로 건설 원자력연, 6월부터 핵연료봉 시험
한국원자력연구원 연구진이 개발한 소듐냉각고속로용 핵연료 집합체 시제품. 원자력연구원 제공
국내 연구진이 사용후핵연료를 재처리해 다시 핵연료로 사용하는 미래형 원자로인 소듐냉각고속로(SFR) 원형로용 핵연료 집합체 시제품을 완성하고 테스트에 착수한다. 테스트 후 2028년까지 소듐냉각고속로 원형로(PGSFR)를 짓고 실제 핵연료를 장전하는 절차를 밟아 고속로 핵연료 국산화를 완성하게 된다.
한국원자력연구원은 SFR 원형로에 장전할 핵연료 집합체 시제품을 완성하고, 오는 6월부터 러시아 고속 연구용원자로(BOR-60)에서 핵연료봉 조사시험을 시작한다고 6일 밝혔다.
SFR는 감속재 없이 고온의 액체 소듐을 냉각재로 사용해 높은 에너지의 고속 중성자로 핵분열 연쇄반응을 일으켜 전기를 생산하는 제4세대 원자로다.
사용후핵연료를 재활용하는 파이로프로세싱 기술과 연계하면 우라늄보다 독성이 높은 장수명 핵종인 '초우라늄(TRU)'을 원료로 사용할 수 있어 현재 쓰이는 경수로보다 100배 이상 우라늄을 더 활용할 수 있고, 방사성폐기물 양도 20분의 1 정도로 줄일 수 있다.
연구진은 지난 2007년 핵연료 개발에 착수해 9년 동안 370억원의 연구비를 투입해 금속연료 주조장치와 연료봉·집합체 제조 공정, 피복관 등의 핵연료 부품을 개발했다. 이후 품질검사와 국내 연구용원자로 조사시험을 마쳤다.
이 중 원자로 안전성 유지의 1차 방호벽 역할을 하는 핵연료 피복관의 경우 외국 제품에 비해 고온 저항성이 30% 이상 향상됐고, 고온·고압의 고속로 핵연료 환경에서 견딜 수 있을 정도로 성능이 우수한 한편 원자로 열효율을 높여 전력 생산량 증가에 기여할 것으로 기대된다.
원자력연은 완성된 PGSFR 핵연료를 2020년까지 시험한 후 실험실 규모 공정을 공학 규모로 확대·개발할 계획이다.
이어 2020년까지 PGSFR 특정설계 승인을 획득하고 한·미 공동으로 파이로프로세싱 공정을 통한 사용후핵연료 재활용 기술의 신뢰성과 안전성을 강화하는 연구를 마친 뒤 2028년까지 PGSFR을 건설하고 핵연료를 장전할 방침이다.
이찬복 차세대핵연료기술개발부장은 "3국내 기술로 내구성이 우수한 PGSFR 핵연료를 개발함으로써 향후 사용후핵연료 문제 해결에 기여할 수 있을 것"이라고 말했다.
