韓國原子力硏究院, 熱火評價 實證試驗施設 構築
硏究陣이 調査材料 熱火評價 實證試驗施設 테스트를 위해 로봇팔을 造作하는 모습. 韓國原子力硏究院 提供
放射化로 損傷될 수 있는 原電 部品 素材의 安全性을 直接 檢證할 수 있는 施設이 國內 最初로 構築됐다. 原電 內部와 同一한 環境에서 放射化된 素材를 直接 實驗해 放射化된 素材의 特性 變化를 把握할 수 있는 施設이다.
韓國原子力硏究員은 原電 內部와 같은 高溫?高壓 環境에서 中性子에 依해 放射化된 素材의 熱火 現象을 評價할 수 있는 ‘調査材料 熱火評價 實證試驗施設(H-MAP)’을 竣工했다고 28日 밝혔다.
原子爐 系統의 主要 構造部品은 高溫高壓의 冷却材 環境에 持續的으로 露出된다. 特히 核燃料와 近接해 있는 部品의 境遇 많은 量의 中性子에 露出돼 化學的, 物理的으로 性質이 나빠지는 熱火 現象이 發生할 수 있다.
代表的으로 材料가 늘어나거나 질긴 程度가 줄어드는 調査臭化, 材料 內部에 빈 空間이 생기면서 부피가 커지는 부피膨潤, 材料에 龜裂이 發生하고 腐蝕이 빨라지는 調査遺棄應力腐蝕龜裂(IASCC) 等이 있다. 이 中 IASCC는 全世界的으로 原電 內部 構造部品에서 多數 發生한다고 報告돼 原因 糾明을 위해 많은 硏究를 進行하고 있다.
그間 國內에선 關聯 硏究에 非放射化된 素材를 使用하거나 中性子 調査材料를 模寫한 陽性子 調査材料 等을 活用했다. 하지만 中性子 調査材料를 直接 活用한 硏究에 비해 材料熱火 特性을 正確하고 精密하게 實證하는 데 限界가 있었다.
이番 施設 構築을 이끈 최민재 原子力硏 先任硏究員 硏究팀은 原電 內部와 同一한 環境인 最大 溫度 360度(℃), 壓力 200氣壓 以上에서 中性子 調査材料의 腐蝕 龜裂 및 腐蝕 速度 測定 等 熱火評價 試驗을 할 수 있는 施設을 構築했다.
硏究팀은 中性子 調査材料의 內部 特性을 評價할 수 있는 IASCC 實證裝備를 開發하고 一般試驗區域에서 試運轉을 통해 裝備 運用 技術을 確保했다. 以後 中性子 調査材料 取扱이 可能한 납遮蔽 핫셀과 外部 遠隔調整을 위한 로봇팔 및 反力 癌(arm) 等을 製作, 設置했다. 핫셀 內에 IASCC 實證裝備 2臺를 設置하면서 H-MAP을 完成했다.
이番에 竣工한 實證試驗施設로 國內에서도 原電 模寫 環境에서 放射化된 素材를 直接 實驗할 수 있게 됐다. 特히 原電에서 長期間 使用된 部品 素材에 對한 評價 데이터를 確保해 材料 健全性 및 壽命을 豫測함으로써 原電의 安全性 向上에 寄與할 수 있다.
硏究팀은 向後 施設 內에 精密加工設備, 3次元 디지털 顯微鏡, 係長火 壓入 試驗器 等의 實驗 裝備를 追加 構築할 計劃이다. 나노미터(nm) 水準의 精密分析이 可能하도록 走査電子顯微鏡 및 이온빔執束裝備 等과의 連繫도 推進한다.
김동진 原子力硏 材料安全技術硏究部長은 “이番에 竣工한 調査材料 熱火評價 實證試驗施設은 稼動原電의 安全性 向上 뿐만 아니라 向後 小型모듈原電(SMR) 等 次世代 原子爐 部品 素材技術 開發에도 크게 寄與할 것”이라고 밝혔다.
