사용후핵연료 저장용기 핵심 소재 국산화...고성능화로 해외시장 공략
한국원자력연구원
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한국원자력연구원 재료안전기술연구부 천영범 박사팀은 해외 소재 대비 핵반응 제어와 구조적 지지 성능이 모두 향상된 중성자흡수재 ‘코나스(KONAS)*’를 개발했다고 16일 밝혔다.
해외의 상용화된 알루미늄 붕소탄화물 기반 중성자흡수재는 중성자 흡수 단면적이 크면서도 핵분열을 하지 않아 핵반응 제어 성능은 매우 우수하나, 부서지기 쉬워 구조적 지지 성능이 취약하다는 단점이 있다. 때문에 3중벽 구조의 금속 지지체를 만들어 그 안에 중성자흡수재를 삽입하는데, 이런 3중벽 구조는 붕괴열 방출 효율이 떨어지고, 복잡한 설계로 제작비용이 증가하는 문제가 있었다.
이 시편을 국내 유일의 연구용원자로인 하나로에서 검증한 결과 중성자흡수 성능이 해외 소재 대비 1.6배 이상 높음을 실험적으로 검증했다. 또한, 변형에 저항할 수 있는 힘의 크기인 항복강도는 2배, 끊어지지 않고 늘어나는 비율인 연신율은 20배나 높은 것도 확인했다.
재까지 전 세계 사용후핵연료 발생량은 약 40만 톤 수준으로 저장을 위한 건식 저장 시장규모는 170조원 이상이며, 저장시설의 성능과 경제성을 좌우하는 중성자흡수재 소재 시장 규모도 5조원에 달한다. 미국, 일본 등 시장 선도 국가에서도 이런 성능을 갖는 중성자흡수재 개발을 추진해왔지만, 개발에 성공하지 못한 점을 고려하면 ‘코나스’가 세계 중성자흡수재 시장의 게임체인저 역할을 할 것으로 기대된다.