머리카락 굵기 100분의 1 수준 균열까지 측정 가능
중성자조사 소재 고온 고압 내환경 특성 실증 장비.
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.
내년 구축 예정인 중성자조사 소재 내환경 평가 실증 시험 시설 조감도.
