머리카락 굵기 100분의 1 수준 균열까지 측정 가능
실제 원자로와 같은 환경에서 원자로 내부구조부품의 부식 속도와 손상 여부를 정확히 예측할 수 있는 장비가 국내 연구진에 의해 개발됐다.
17일 한국원자력연구원(원장 박원석)은 김성우 재료안전기술개발부 박사팀이 국내 최초로 중성자 조사와 응력으로 인해 부식이 가속화되는 조사유기 응력부식균열(IASCC, Irradiation-Assisted Stress Corrosion Cracking) 현상을 실증할 수 있는 장비를 구축했다고 밝혔다.
김 박사팀이 3년여간의 연구 끝에 개발에 성공한 IASCC 설비는 원자로 내부 환경을 그대로 모사하고 방사화된 소재를 안전하게 실험할 수 있는 중성자조사 소재 내환경 특성 실증 장비다.
원자로 압력용기에 해당하는 고온·고압 반응기에 펌프와 냉각수 배관을 연결해 원하는 환경을 구현, 실제 원자로와 같은 최대 360도, 200기압 이상인 조건에서 시편을 실험할 수 있다. 외부에서 원격 조종이 가능한 로봇팔과 반응기 밀봉 시 볼트를 정확하게 제어할 수 있는 반력 암(arm)을 갖추고 있어 방사능 소재를 안전하게 실험할 수 있다.
연구원에 따르면 기존 실증 장비는 방사선 차폐가 되지 않아 실제 방사화 소재를 실험할 수 없거나 고준위 시료를 취급하는 대형 콘크리트 핫셀 시설과 혼합돼 있어 교차 오염 가능성이 있었다.
반면, IASCC 실증 장비는 방사선 차폐 시설 내부에 구축할 예정으로 머리카락 굵기 100분의 1 수준인 수 마이크로미터(μm·100만분의 1m)의 부식 균열까지 정확하게 측정해낸다. 연구원은 이달부터 1년간 일반 시험구역에서 IASCC 설비를 시운전한 뒤 내년까지 방사선 시험구역에 IASCC 설비 2대를 설치할 예정이다.
김성우 재료안전기술개발부 박사는 “IASCC 설비를 이용하면 고리 1호기 인출 볼트의 손상 원인 분석, 혁신 SMR 재료 연구 등 다양한 분야에 기여할 수 있다”고 말했다.
박원석 원자력연구원장은 “원전 안전성 향상을 위해 소재 연구는 필수적”이라며 중성자조사 소재 내환경 평가 실증 시험시설이 구축돼 실질적인 서비스 제공 단계에 이르기까지 적극 지원하겠다”고 전했다.