한국원자력연구원은 11일 초고온가스로(VHTR) 기술개발부 연구팀이 차세대 수소 생산 원자로인 초고온가스로의 안전성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 피동안전성 모의검증 시험을 완료했다고 11월 11일 밝혔다.
VHTR은 헬륨을 냉각재로, 흑연을 감속재로 사용하며 950℃의 높은 열에너지를 이용해 이산화탄소 배출없이 대량의 수소와 고효율의 전기를 생산할 수 있는 제4세대 원자로로 피동안전 개념을 도입해 설계됐다.
피동안전은 일본 후쿠시마 원전 사고와 같이 외부 전원이 상실되고 운전원이 조작할 수 없는 극한 사고 시에도 핵연료에서 발생하는 잔열을 공기의 자연순환 현상만으로 제거할 수 있어 원자로의 안전성을 더욱 높인 개념이다.
연구팀은 VHTR의 피동안전 장치로 원자로공동냉각장치를 개발 중이며, 이를 1/4 규모로 축소시킨 실험모형인 ‘자연냉각시험장치를 이용해 피동안전성 모의검증 시험을 실시했다.
자연냉각시험장치는 실제 핵연료가 아닌 전기를 이용해 고온의 환경을 조성함으로써 사고 조건을 모의할 수 있는 장치로, 연구팀은 지난해 11월 자연냉각시험장치를 구축하고 10개월 동안 5회에 걸쳐 VHTR 원자로에서 발생할 수 있는 가장 심각한 사고 조건을 모의했다.
이를 통해 장치 내에서 가열돼 가벼워진 공기가 상부의 자연순환 상승관(굴뚝)을 통해 외부로 배출되고, 가열된 공기가 빠져나간 빈 공간에는 외부의 찬 공기가 들어와 다시 가열돼 배출됨으로써 열을 제거하는 피동안전 과정이 원활히 이뤄지는 것을 확인했다.
연구팀은 이번 시험 결과를 미국 아르곤국립연구소, 위스콘신주립대학과 공유함으로써 VHTR의 피동안전 장치인 원자로공동냉각장치 개발에 주력할 계획이다.
김민환 VHTR기술개발부장은 “VHTR은 대량의 수소 생산 뿐만 아니라 합성연료 생산, 화석연료 대체 공정열 공급 등 산업계 이용 분야가 다양하다”며 “피동안전성 모의검증 시험 성공을 계기로 VHTR 개발에 더욱 박차를 가할 것”이라고 밝혔다.
대덕=구본혁기자 nbgkoo@sed.co.kr
