`사용후핵연료 더 안전하게 보관`…해외 전량 의존 `중성자 흡수재` 국산화

원자력연, 단일벽 구조서 구조 지지성능 향상
사용후핵연료 저장용기 핵심소재...기술이전 추진

한국원자력연구원은 단일벽 구조면서 핵반응 제어 성능과 구조적 지지 성능을 동시에 높일 수 있는 중성자 흡수재 '코나스(KONAS)'를 개발했다. 정승문 선임연구원(왼쪽부터), 천영범 책임연구원, 강지훈 선임연구기술원 원자력연 제공

전량 수입에 의존하고 있는 원전 사용후핵연료 저장 용기의 핵심 소재인 중성자 흡수재가 국산화에 성공했다.

한국원자력연구원은 천영범 박사 연구팀이 지지체 없이 단일벽 바스켓 구조이면서 핵반응 제어 성능과 구조적 지지 성능을 동시에 높인 중성자 흡수재 '코나스(KONAS)'를 개발했다고 16일 밝혔다.

중성자 흡수재는 원전 핵연료봉에서 나오는 중성자를 흡수해 핵분열을 억제하는 물질이다. 사용후핵연료 조밀 저장대나 건식 저장시설에서 저장용기의 핵심 소재로 쓰인다. 우리나라는 미국, 일본 등에서 독점 생산하는 고가의 중성자 흡수재를 전량 수입하고 있다.

기존 알루미늄 붕소탄화물 기반 중성자 흡수재는 중성자 흡수 단면적이 크면서 핵분열을 하지 않아 핵반응 제어 성능이 우수하지만 부서지기 쉬워 구조적 지지 성능이 취약한 한계가 있다.

연구팀은 외부 충격에 강한 타이타늄 금속 기반의 최적화된 합금 조성과 열처리 기술을 활용해 단일벽 구조에서 핵반응 제어 성능과 구조적 지지 성능이 뛰어난 중성자 흡수재를 개발했다. 이 흡수재는 국내 유일의 연구용원자로인 하나로에서 검증한 결과, 중성자 흡수 성능이 해외 소재에 비해 1.6배 이상 높음을 확인했다. 또한 변형에 저항할 수 있는 힘의 크기인 항복강도는 2배, 끊어지지 않고 늘어나는 연신율은 20배 높았다.

연구팀은 내년 말까지 제조 공정 최적화 등을 통해 국내 산업계와 함께 상용화할 계획이다.

천영범 원자력연 박사는 "단일벽 구조의 단일 소재를 통해 핵반응 제어 성능과 구조 지지 성능을 한 번에 구현한 중성자 흡수재를 개발했다는 데 의미가 있다"며 "연간 5조원에 달하는 중성자 흡수재 시장을 선도할 수 있도록 게임체인저가 되도록 경쟁력을 높여가겠다"고 말했다. 이준기기자 bongchu@dt.co.kr