한국원자력연구원(이하 원자력연)은 원전 내부와 같은 고온고압 환경에서 방사화된 소재의 열화현상을 평가할 수 있는 ‘조사재료 열화평가 실증시험시설(H-MAP)’을 27일 준공했다.

원자로의 주요 부품은 고온고압의 냉각재 환경에 지속적으로 노출되고, 특히 핵연료와 근접한 부품은 다량의 중성자에 노출돼 물리·화학적 열화를 겪는다.

대표적 현상으로 늘어나거나 질긴 정도가 감소하는 줄어드는 조사취화, 재료 내부에 빈 공간이 생기면서 부피가 커지는 부피팽윤, 재료에 균열이 발생하고 부식이 빨라지는 조사유기응력부식균열(IASCC) 등이 있다.

이 중 IASCC는 세계 원전에서 다수 발생하는 것으로, 원인규명을 위한 많은 연구가 진행 중이다.

우리나라는 이 연구에 비방사화 소재를 사용하거나 중성자 조사재료를 모사한 양성자 조사재료를 사용했기 때문에 열화 특성을 정밀하게 실증하는데 한계가 있었다. 

이에 원자력연 재료안전기술연구부 최민재 박사팀은 원전 내부와 동일한 최대 360℃와 200기압 이상에서 중성자 조사재료의 부식 균열 및 부식 속도 측정 등 열화평가 시험시설을 구축했다.

또 연구팀은 중성자 조사재료의 내부 특성을 평가할 수 있는 IASCC 실증장비를 개발하고 장비 운용기술을 확보했다.

아울러 이를 바탕으로 중성자 조사재료 취급이 가능한 납차폐 핫셀과 외부 원격조정을 위한 로봇팔 및 반력 암을 제작하고, 핫셀 내에 IASCC 실증장비 2대를 설치해 H-MAP을 완성했다.

이번에 준공한 실증시험시설은 원전 모사환경에서 방사화된 소재를 직접 실험할 수 있을뿐 아니라 특히 원전에서 장기간 사용된 부품 소재에 대한 평가 데이터를 확보해 재료 건전성 및 수명을 예측할 수 있다.

한편 연구팀은 향후 시설 내 정밀가공설비, 3차원 디지털현미경, 계장화 압입시험기 등을 추가 구축하고, 나노미터 수준 정밀분석이 가능토록 주사전자현미경 및 이온빔집속장비 등도 연계할 방침이다.

대덕특구=이재형 기자 jh@kukinews.com 기사모아보기