'꿈의 원자로' 성능검증 길 활짝

원자력연 제4세대 소듐냉각고속로 종합시험시설 완공

▲ 제4세대 소듐냉각고속로(SFRr) 기술을 실증하기 위한 종합효과시험시설(ITL).

현재 가동 중인 원자력 발전소보다 우라늄 활용도를 100배 이상 높일 수 있는 '꿈의 원자로' 제4세대 소듐냉각고속로(SFR; Sodium-cooled Fast Reactor) 기술을 실증하기 위한 종합효과시험시설(ITL; Integral Test Loop) 1단계가 국내에 건설됐다.

한국원자력연구원(원장 정연호)은 2028년 원형로 건설을 목표로 개발 중인 소듐냉각고속로(SFR)의 성능을 종합적으로 실증하는 소듐 열유체 종합효과시험시설 스텔라1(STELLA-1)을 구축하고 연구원 내 소듐기술실험동에서 준공식을 했다.

소듐 열유체 종합효과시험시설(STELLA)은 SFR 원형로의 원자로계통 및 핵심 안전계통인 잔열제거계통의 열용량을 9분의 1로 축소 제작, 실제 원자로에서 일어날 수 있는 다양한 현상을 실제 온도(약 600℃)와 압력으로 모의할 수 있는 종합효과시험시설이다.

1단계로 구축된 STELLA-1은 잔열제거계통의 주요 열교환기기 성능 검증, 1차 계통 기계식 펌프의 열유체 성능 실험 등 개별효과실험을 수행할 수 있는 시험시설로, 2009년 설계를 시작해서 3년 만에 완공했다.

소듐냉각고속로(SFR)는 제4세대 원자력 시스템 중에서도 가장 실현 가능성이 큰 것으로 평가되는 노형으로, 열 중성자를 이용하는 경수로와 달리 고속 중성자(fast neutron)를 이용해서 핵분열을 일으키고 이때 발생하는 열을 물이 아닌 액체 소듐으로 전달해서 증기를 발생시키고 이 증기로 전기를 생산하는 원자로다.

소듐냉각고속로(SFR)는 경수로 사용 후 핵연료를 재활용하는 기술인 파이로 프로세싱(pyroprocessing, 건식처리공정) 기술과 연계해서 사용 후 핵연료의 방사성 독성 감소 기간을 1000분의 1로 줄이고, 소모한 핵연료보다 더 많은 핵연료 물질을 생산함으로써 경수로보다 100배 이상 우라늄을 활용할 수 있는 '꿈의 원자로'다.

한국원자력연구원은 2001년 고유 개념의 150MWe급 소형 소듐냉각고속로 KALIMER-150의 개념설계를 완료하고, 2006년 600MWe급의 중형 KALIMER-600 개념설계를 완료한 데 이어, 2020년까지 SFR 원형로의 특정설계인가를 획득하고, 2028년까지 원형로를 건설할 계획이다.

권은남 기자