2019년 상반기까지 U-Mo 핵연료 분말 45㎏ 일본에 제공
저농축우라늄 전환으로 핵비확산 기여

한국원자력연구원 원심분무 핵연료 분말제조 시설
한국원자력연구원 원심분무 핵연료 분말제조 시설

한국이 독자적으로 개발한 고성능 저농축우라늄(LEU) 핵연료 분말이 일본 연구로의 핵연료 전환에 사용된다.

한국원자력연구원(원장 하재주)은 18일 국내 독자기술로 제조한 U-Mo(우라늄-몰리브덴 합금) 핵연료 분말을 일본에 제공할 계획이라고 밝혔다.

이번 계획은 민간 분야의 핵비확산을 위해 전 세계 고농축우라늄(HEU) 감축을 주도하고 있는 미국 에너지부(DOE)의 요청에 따른 것이다. 한국은 내년 미국으로부터 LEU 원료를 공급받아 U-Mo 핵연료 분말 45㎏을 제조해 2019년 상반기까지 일본에 무상 제공할 계획이다.

원자력연구원이 제공한 분말은 핵연료로 가공돼 일본 교토대 교육·실험용 원자로인 ‘임계장치(KUCA)’의 HEU를 LEU로 전환하는 데 사용될 예정이다. 이는 U-Mo 핵연료를 이용한 첫 전환 사례다.

U-Mo 핵연료 분말은 연구원이 세계 최초로 독자 개발한 ‘원심분무 기술’을 이용해 제조했다. 이 기술은 우라늄 합금을 고온(1600~1800℃)·진공 상태에서 녹인 후 고속 회전하는 원판 위에 분사시킴으로써, 원심력에 의해 미세한 구형 분말 형태로 급속 응고시키는 기술이다.

원심분무 기술은 기존의 파쇄법으로 제조된 핵연료에 비해 ▲고순도 ▲노내외 성능 향상 ▲공정 단순화 및 제조원가 절감 ▲제조수율 향상 등에서 더 우수하다. 특히 균일한 분포의 분말제조가 가능해 세계 유일의 상용급 U-Mo 핵연료 분말제조 기술로 인정받고 있다.

지난 2012년 서울 핵안보정상회의에서 한국은 미국, 프랑스, 벨기에와 함께 원심분무 기술을 이용한 U-Mo 핵연료 개발 협력사업에 대해 공동성명을 발표했다. 이에 따라 미국으로부터 제공받은 LEU 원료를 이용해 U-Mo 분말 100㎏을 제조하고, 2014년 미국과 벨기에에 성공적으로 제공한 바 있다.

이를 바탕으로 2014년 핵안보정상회의에서는 독일이 추가된 5개국 협력사업을 새롭게 발표하는 등 민간 부문의 HEU 사용 최소화를 위해 노력하고 있다.

HEU를 LEU로 전환하기 위한 프로그램은 지난 1978년 미국 주도로 본격 추진됐다. HEU는 핵무기의 원료로 전용될 위험성이 있기 때문이다. 2016년까지 HEU를 사용하던 67기의 연구로와 1개의 동위원소 시설이 LEU로 전환되고 20기의 연구로가 폐쇄됐다.

하재주 원장은 “세계적으로 인정받는 국내 원천기술을 이용해 앞으로도 글로벌 HEU 감축에 기여하겠다”며 “향후 U-Mo 핵연료의 상용화를 통해 연간 2억달러에 달하는 세계 연구로 핵연료 시장 진출도 기대된다”고 밝혔다.

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