한국원자력연구원(원장 양명승) 선진핵연료기술개발부 오동석 박사팀은 ‘핵연료 양립성 시험시설(PLUTO)’에 수출용으로 새로 개발한 경수로 핵연료 집합체와 현재 가동 원전에 장전된 기존 핵연료 집합체를 각각 1다발씩 맞대어 장전, 원자로와 동일한 유속 조건에서 안전성을 검증하는 500시간 연속 시험에 성공했다.
이번 시험은 미국, 프랑스, 일본에 이어 세계 4번째다.
또한 이 시험은 실시간으로 온도, 유량, 진동 데이터를 획득해서 핵연료 집합체의 내구성과 안전성을 최종 검증하는 시험으로 새로 개발한 핵연료를 상용화하기 위해 반드시 거쳐야 하는 단계다.
지금까지는 이같은 시험을 미국 웨스팅하우스사 등 외국의 시험시설을 이용해서 수행해 왔고 비용이 많이 드는 데다 시험기간이 오래 걸려 핵심 기술의 유출 우려가 상존해 왔다.
한국원자력연구원이 지난 2008년 12월 독자 기술로 구축한 PLUTO는 미국, 프랑스 일본의 유사한 시험시설에 비해 △운전 온도 및 압력을 각각 10℃, 0.5MPa 이상 높이고 △시설 기동에 필요한 시간을 24~48시간에서 12시간으로 대폭 단축하고 △500시간 연속 운전이 가능하도록 하는 등 성능을 대폭 끌어올려 현존하는 핵연료 양립성 시험 시설 가운데 최고의 성능을 갖췄다.
핵연료 집합체의 500시간 연속시험은 핵연료 진동, 냉각수 압력 및 온도의 실시간 계측을 통해 핵연료봉의 표면 마멸 폭과 깊이 등 데이터를 생산하는 고난도 시험이다.
한국원자력연구원은 지난 2005년부터 2008년까지 3년에 걸쳐 구축한 PLUTO 시설의 성능을 검증하는 한계성능시험을 지난해 10월 완료한 뒤 한전원자력연료가 중심이 돼 개발 중인 수출용 핵연료 집합체에 대한 안전성 검증시험 500시간을 올 3월 완료했다.
핵연료 양립성 시험시설을 보유한 미국, 프랑스, 일본도 시험 중 실시간 계측에 상당수 실패하는 것으로 알려졌지만 한국원자력연구원은 장기간 시험에서 실시간 계측 데이터를 단번에 확보함으로써 우수한 시험기술을 입증했다.
이번에 안전성 검증시험을 거친 수출용 핵연료 집합체는 개발 주체인 한전원자력연료가 2011년 가동 중인 상용 원전에서 연소시험을 거친 뒤 상용화할 계획이다.
