폐원자로 내부구조 `비밀` 밝혀냈다

원자력연, 금속 용융물 규명
안전한 원전 해체 기여할 듯


국내 연구진이 후쿠시마 원전과 같은 폐쇄된 원자로 내부 용융물 상태를 확인할 수 있는 분석기술을 개발했다. 원전 해체에 앞서 원자로 유해성에 대한 정확한 정보를 제시하는 기술로, 안전한 원전 해체에 기여할 전망이다.

한국원자력연구원은 임상호·이정묵 박사 연구팀이 우라늄과 지르코늄 합성 산화물을 이용해 폐 원자로 속 금속 용융물 특정 구조를 규명하는 데 성공했다고 30일 밝혔다.

원자로를 구성하는 핵연료와 피복관, 금속 구조재 사이에는 고온의 열로 인해 용융현상(고체가 액체 상태로 녹아 있는 것)이 발생한다. 이 현상에 따라 수명이 다한 원자로 내벽에는 다수의 금속 용융물이 남는다. 이 같은 금속 용융물 특성을 정확히 파악하는 것은 안전한 원전 해체 공정의 출발점일 만큼 중요하다.

연구팀은 원자로 내 금속 용융물과 동일한 물성을 지닌 우라늄-지르코늄 산화물을 대상으로 '라만분광법'을 적용해 산화물의 특정 구조를 처음 확인했다. 라만분광법은 빛이 사물을 통과하는 과정에서 일부가 정상적인 진행 방향에서 벗어나 다른 방향으로 진행하는 '라만 산란현상'을 이용한 것으로, 분자의 세부 구조를 분석할 때 쓰인다.

이를 토대로 산화물 특정구조는 지르코늄 원자 1개당 8개의 산소 원자가 콤플렉스 형태로 결합돼 있다는 사실을 알아냈다. 이는 원전 중대사고 발생 시 원자로 내부 환경에 대한 중요한 정보를 제공하는 단초가 될 것이라고 연구팀은 설명했다.

임상호 원자력연 박사는 "지금까지 중대사고 원자로에 생성되는 용융물에 대한 기초 정보가 부족한 상황"이라며 "이 연구를 통해 후쿠시마 원전과 중대사고 원자로 용융물 케이스에 대한 정보 획득의 전기를 마련하게 됐다"고 말했다.

이 연구결과는 원자력 연구 분야의 최상위 논문인 '인터내셔널 저널 오브 에너지 리서치'의 표지 논문으로 실렸으며, 한병찬 연세대 교수 연구팀과 공동으로 연구를 진행했다.

이준기기자 bongchu@