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Science news

수소·전기 생산하는 '초고온가스爐' 국산화 기틀 마련(05.12)

원자력연, 핵연료 개발·연소성능 검증…"고효율 전기 생성·원자로 안정성 높여"




▲ 피복입자핵연료 연소성능시험 <사진=한국원자력연구원 제공>



차세대 에너지로 새롭게 떠오르고 있는 수소를 대량 생산할 수 있는 차세대 기술이 개발됐다. 수소는 연소시 오염물질을 배출하지 않으며, 석유보다 3배 이상의 에너지를 가진 청정 연료다. 


한국원자력연구원(원장 김종경)은 제4세대 원자로인 초고온가스로의 핵연료를 개발, 연소성능 검증에 성공했다고 12일 밝혔다.

 

초고온가스로는 헬륨을 냉각재로, 흑연을 감속재로 사용하며, 섭씨 950도의 고온으로 수소와 고효율 전기를 생산한다. 사고시에도 공기의 순환만으로 원자로의 열을 식힐 수 있어 기존 원자로보다 안정성이 높다는 것이 장점이다.

 

연구진이 개발한 초고온가스로의 핵연료는 습식 졸-겔 침전 공정(GSP : Gel Supported Precipitation)을 통해 우라늄 입자에 탄소와 탄화규소를 삼중으로 덮어씌운 1mm크기의 입자핵연료이다. 세 겹의 피복층을 통해 연로 중 핵분열 생성물이 외부로 누출된 가능성을 극소화했고, 연소 후 플로토늄 회수가 어려워 핵비확산성도 높였다.

원자력연은 2006년부터 피복입자핵연료 기술 개발에 착수해 2012년 핵연료 시제품을 제작했다. 이번 연소성능 시험 성공을 바탕으로 핵연료 입자 1000여 개를 한데 묶은 블록형 연료체를 만들 계획이다.

 

조문성 차세대핵연료기술개발부 책임연구원은 "국내 최초로 피복입자핵연료 개발하고 연소성능 시험을 성공적으로 완료함으로써, 미래 수소 경제 시대를 열어갈 초고온가스로의 핵연료를 국산화하는데 기틀을 마련했다"고 밝혔다.

한편, 한국원자력연구원은 초고온가스로의 주요 조건을 모의실험 할 수 있는 '초고온 헬륨 루프'를 연구원 내 중형헬륨실험동에 구축한 바 있으며, 2020년까지 초고온가스로 실증로를 건설한다는 계획이다.


▲ 피복입자핵연료 단면과 핵연료 입자 1000개를 만든 블록형 연료체<사진=한국원자력연구원 제공>