[한국기술뉴스] UNIST 원자력공학과 김지현 교수와 황일순 교수 연구팀은 납 냉각 고속 원자로의 납으로 인한 부식 문제를 해결하는 소형모듈원자로를 개발했다. 개발된 기술은 UNIST 산학협력단을 통해 2021년 11월 16일 특허를 출원(출원번호 제1020210157611호)했다. 특허 명칭은 '이중벽단일통과-증기발생기’이다. 현재 특허 등록이 완료돼 산업에서 기술을 활용할 수 있도록 기술이전을 추진할 계획이다.

[기자]

대형 원전은 증기 발생기와 냉각재 펌프, 가압기 등의 주요 기기가 배관으로 연결된 구조입니다. 지진과 같은 자연재해에 취약하여 방사능이 유출될 수 있다는 문제점이 있습니다. 반면에 소형모듈원자로는 주요 기기가 일체형으로 설계되어 방사능 유출 위험이 적고, 경제성이 높다는 장점이 있습니다.

한편, 납을 냉각재로 사용하는 납 냉각 고속 원자로는 납으로 인한 심각한 부식 현상이 발생합니다. 주요 부품이 파괴돼 방사선 노출에 위험이 있어, 장기간 동안 부식을 방지할 수 있는 기술이 요구되고 있습니다.

울산과학기술원 김지현, 황일순 교수 연구팀은 납냉각 고속 원자로의 단점인 납으로 인한 부식 문제를 해결할 수 있는 납 냉각 고속 원자로 환경에 기반한 소형모듈원자로를 발명했습니다.

본 발명의 전열관은 내면과 외면의 이중벽 구조로 이루어져 있으며, 내면에는 납의 부식방지를 위한 기능성 재료로 코팅되어 있습니다. 외면은 타이타늄 합금으로 복합층을 형성하여 증기로 인한 부식을 방지할 수 있습니다. 또한 급수 하향관과 급수 예열기 부분의 설계를 통해 급수 온도를 조절함으로써 더 높은 효율 및 더 안정적인 열교환이 이루어져 증기발생기의 성능을 극대화할 수 있습니다. 그리고 전열관과 이중벽 사이에 각종 센서 장치가 설치되어 전도성과 용존산소, 방사선을 감지하여 방사선 누설을 예방할 수 있습니다.

본 기술은 이중벽 전열관 구조 설계를 통해 전열판 파손으로 인한 납의 누설을 감지 및 방지할 수 있어 소형모듈원전의 안전성을 더욱 높일 수 있습니다.

이중벽단일통과-증기발생기는 소형모듈원자로에서 필요한 안전성, 건전성, 열전달, 누설 감지, 사고 예방의 특징을 모두 가지고 있기 때문에 소형모듈원자로의 수명증대에 큰 역할을 할 것으로 기대됩니다.