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우라늄 장전량을 높인 사고저항성 핵연료 복합체 개발

전문가 제언: ○ 2011년 3월 일본의 후쿠시마 다이이치 원자력발전소 사고 이후 현재 경수로에 사용되고 있는 UO2-Zircaloy 핵연료 시스템에 비하여 사고 저항성을 획기적으로 강화시키는 기술개발에 초점이 맞추어져 있으며 관련 연구개발이 활발히 진행되고 있다. 새로운 핵연료 개념 중의 하나로 고밀도 핵연료에 대한 관심이 매우 증대되고 있다.

○ 본 논문에서 소개된 내용은 웨스팅하우스에서 사고저항성을 개선하기 위해 검토한 내용이다. 열전도율이 불량한 UO2를 높은 열전도율을 가지는 UN 및 U3Si2으로 교체하여 복합체를 만들며 우라늄 양도 늘리고 낮은 농축도에서도 동일한 출력을 가질 수 있는 연료의 제조 가능성을 평가한 내역을 기술한 내용이다. 이 기술은 제 3세대 플러스 및 차세대 원자로에 활용할 수 있는 연료 분말의 설계특성과 복합체 연료의 제조방안에 대한 기초자료로 활용할 수 있다.

○ 원자력 선진국들의 사고저항성 핵연료 개발에 대한 특이할만한 핵연료 연구는 미국, 프랑스, 일본, 중국, 유럽연합, 및 영국 등의 국제협동연구가 활발히 진행되고 있다. 산업체를 살펴보면, AREVA는 도판트를 첨가한 소결체의 열전도도 향상연구 등, GE의 F/M강 합금피복관 개발, 웨스팅하우스의 SiC복합체 및 고밀도/열전도도 향상된 소결체 개발연구 등이 진행되고 있다.

○ 우리나라에서도 한국 원자력연구원을 중심으로 UO2 소결체 내에 벌집 형태의 금속 미소셀을 연속적으로 배치한 신개념의 핵연료, SiC복합 소결체/재료 피복관 연구가 진행되고 있다. 이외에도 한전 원자력연료의 SiC 기반 펠릿 연구 등이 진행되고 있다.

○ 이러한 중요성으로 볼 때 차세대핵연료 제조관련 연구개발과 개발될 차세대 핵연료의 설계 검증시험을 위하여 국가중점시설인 연구로 [하나로]의 조사시험 능력 확대 연구도 함께 추진할 필요가 있다고 본다.

저자: Luis H. Ortega, Brandon J. Blamer, Jordan A. Evans, Sean M. McDeavitt
자료유형: 니즈학술정보