원자력연, 국내 첫 ‘조사유기 응력부식균열 실증 장비’ 구축

[이뉴스투데이 전한울 기자] 한국원자력연구원은 국내에서 처음으로 중성자 조사와 응력으로 인해 부식이 가속화되는 IASCC 현상을 실증하는 장비 구축에 성공했다고 17일 밝혔다.

집에서 쓰는 수도꼭지가 시간이 흘러 녹슬듯 원전의 내부도 부식된다. 그중 원자로의 내부구조부품은 핵연료에서 나오는 중성자를 쬐고, 고온고압의 냉각재 환경에 계속 노출돼 손상이 빠른 편이다. 따라서 부식 속도를 정확히 예측해 제때 정비하는 것이 중요하다.

세계적으로 환경조건에 따라 변화하는 원전 부품의 특성을 파악하고, 정비 보수하는 기술개발 연구가 활발하다. 

김성우 한국원자력연구원 박사팀은 지난 2018년부터 기관 주요사업과 산업부 에너지기술개발사업의 지원을 받아 3년여간의 연구 끝에 해당 시험 장비를 개발했다.

연구원이 개발한 IASCC 설비는‘중성자조사 소재 내환경 특성 실증 장비’로, 원자로 내부 환경을 그대로 모사하고 방사화된 소재를 안전하게 실험할 수 있다. 

원자로 압력용기에 해당하는 고온고압 반응기에 펌프와 냉각수 배관을 연결해 원하는 환경을 구현한다. 실제 원자로와 같이 최대 온도 360℃, 압력 200기압 이상인 환경에서 시편을 실험할 수 있다.

또한 외부에서 원격 조종이 가능한 로봇팔과 반응기 밀봉 시 볼트를 정확하게 제어할 수 있는 반력 암(arm)을 설치했다. 이로써 연구자는 방사능을 지닌 소재를 안전하게 실험할 수 있다.

반면, IASCC 실증 장비는 방사선 차폐 시설 내부에 구축할 예정이다. 머리카락 굵기 1/100 수준인 수 마이크로미터(μm)의 부식 균열까지 정확하게 측정해낸다.

본 장비는 이달부터 일반 시험구역에서 1년간 시운전될 예정이다. 현재 연구팀은 오는 2023년까지 방사선 시험구역에 IASCC 설비 2대를 설치하는 것을 목표로, 중소형 납차폐 핫셀 구현을 준비 중이다.