국내 연구진이 최초로 개발한 우라늄-몰리브덴(U-Mo) 판형 핵연료가 미국의 고성능 연구용 원자로에 장착돼 본격적인 성능 검증시험에 들어갔다.

한국원자력연구원(KAERI·원장 김종경)은 3일 부산 기장군에 건설 중인 '수출형 연구용 원자로'에 사용할 U-Mo 판형 핵연료집합체 개발을 마치고 이를 미국 아이다호국립연구소(INL) 연구로 ATR에 10월 26일 장전, 검증시험을 시작했다고 밝혔다.

INL은 내년 말까지 U-Mo 핵연료집합체 조사(照射) 시험 및 조사후시험을 진행할 예정이다. 검증시험 결과는 U-Mo 판형 핵연료의 설계 및 제조의 국내외 인·허가에 사용되며 기장 연구로 운영허가를 위한 핵연료 연소시험 자료로도 활용된다.

연구로는 전력생산을 위한 발전용 원자로와 달리 의료용 방사성동위원소 생산 등을 위한 원자로로 우라늄 농축도 20% 이하의 저농축 우라늄(LEU) 핵연료가 주로 사용된다.

U-Mo 핵연료는 기존 우라늄-실리콘(U-Si) 핵연료보다 우라늄 밀도가 높아 고농축 우라늄을 저농축 우라늄으로 대체할 수 있어 핵비확산성이 높고, 고출력·고연소도를 구현해 연구로의 성능과 효율을 높일 수 있다.

U-Mo 판형 핵연료 제조에 사용되는 U-Mo 분말을 만드는 '원심분무 핵연료 분말 제조기술'은 원자력연이 세계 최초로 독자 개발한 원천기술로 U-Mo 판형 핵연료 기술을 연구하는 세계 각국에 한국이 이 분말을 생산해 공급하고 있다.

이 기술로 제조한 U-Mo 분말은 단위 부피당 우라늄 밀도를 기존 U-Si의 ㏄당 4.8ｇ에서 ㏄당 8ｇ으로 높일 수 있어 LEU로도 고성능을 낼 수 있는 것이 특징이다.

U-Mo는 우라늄 밀도가 높은 만큼 U-Si보다 핵연료 주기도 획기적으로 향상돼 연구로 가동률을 50% 높여줄 것으로 기대된다. U-Si 핵연료를 사용하면 연구로를 연간 200일 운전할 수 있지만 U-Mo를 사용하면 300일 운전이 가능하다.

원자력연은 U-Mo 판형 핵연료 성능검증이 성공적으로 끝나면 인·허가를 취득, 2019년 3월 임계운전 도달을 목표로 건설 중인 부사 기장군 '수출용 신형 연구로'에 사용하고 향후 U-Mo 판형 핵연료의 해외 공급도 추진할 계획이다.

김종경 원장은 "이 공동연구는 원자력연이 세계 최초로 개발한 U-Mo 판형 핵연료의 신인도를 국제적으로 높이고, 기장 신형 연구로의 성공적인 건설·가동에 이바지할 것으로 기대한다"고 말했다.(연합뉴스)