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선진 복합체 핵연료의 핵연료주기특성

전문가 제언: ○ 전 세계적으로 현재 가동되는 원자로에 사용하고 있는 핵연료의 한계성을 개선하여 경제성 및 안전성을 높이기 위한 노력들이 원자력 선진 국간에는 경쟁적으로 활발히 진행되고 있다. 주요관점으로는 핵연료의 우라늄 함량을 높이고 핵연료의 중심온도를 낮게 하고 연소도를 늘리고, 과도상태 하에서도 문제없이 이용할 수 있는 핵연료를 개발하는 일이다.

○ 현재 사용 중인 이산화우라늄(밀도 10.5g/cm3) 핵연료의 문제는 우라늄 밀도가 8.5g/cm3보다 높일 수가 없으며 핵연료의 열전도도 특성을 개선하기가 어렵고 과도상태에서 온도가 너무 높다. 또한 혼합산화물 핵연료(MOX)주기를 적용하기 위한 최적화도 이루어졌으나 여전히 한계가 있음이 확인되었다. 이러한 한계점을 해결할 수 있다는 첨단 복합체 핵연료인 금속복합체(metmet) 핵연료와 서멧복합체(cermet) 핵연료에 대한 소개와 주요특성에 대하여 소개하게 되었다.

○ 국외는 러시아를 주축으로 한 복합체 핵연료 제조기술, 노내외 특성 등에 대한 연구개발이 이루지고 있다. 국내에는 주로 경수로 핵연료인 UO2핵연료의 안전성 및 경제성을 개선하기 위하여 Fukushima 사고 이후 사고저항성을 높이는 핵연료 연구, 기존핵연료보다 핵분열 생성물 방출과 사용온도를 낮추기 위한 이중냉각 환영 핵연료 연구 등이 한국원자력연구원 핵연료 개발단을 중심으로 심도 있게 이루어져 왔다. 그러나 아직까지 상용로를 제외한 고속로, 고온로 등에 활용할 수 있는 첨단 복합체 핵연료에 대한 검토는 일부 되었지만 깊이 있는 연구는 아직 미흡한 편이다.

○ 그러므로 세계적으로 경쟁력 있는 경수로용 첨단 핵연료기술 개발을 위하여 국내에서도 복합체 핵연료에 대한 연구개발을 심도 있게 추진해볼 필요가 있다. 특히 핵연료 개발에 필수적인 노 내 조사시험 능력을 보유하고 있는 “하나로”를 이용하여 이 기술의 타당성 및 설계검증을 위한 조사시험이 절실히 요구된다.

저자: A.M. Savchenko, et. al.
자료유형: 니즈학술정보