원자력硏, 사용후핵연료 재활용 연구시설 PRIDE 준공식 개최

   사용후핵연료의 평화적 재활용을 위한 *파이로프로세싱 기술 실현을 위해 모든 공정을 공학 규모로 모의 할 수 있는 시험시설이 본격 가동돼 관련 연구에 박차를 가하게 될 전망이다.

    ※ 파이로프로세싱(pyroprocessing) : 고온(섭씨 500∼650 ℃)의 용융염을 이용, 전기화학적인 방법으로 사용후핵연료에서 우라늄 등 유용한 핵물질을 분리해내는 기술. 공정 특성상 플루토늄의 단독 회수가 불가능해 핵확산저항성이 뛰어나고, 회수한 핵물질을 제4세대 원자로인 소듐냉각고속로(SFR)에서 재순환 소멸시킴으로써 고준위폐기물 처분장 면적을  100분의 1로 줄일 수 있는 선진 핵연료주기 기술.

 한국원자력연구원(원장 김종경)은 12월 21일 국가과학기술연구회 이상천 이사장과 미래창조과학부 거대공공연구정책관 문해주 국장, 산업통상자원부 원전산업정책국 정동희 국장 등 국내외 관계자 60여명이 참석한 가운데 공학규모 파이로 일관공정 시험시설 PRIDE(PyRoprocess Integrated inactive DEmonstration facility) 준공식을 개최했다.

 PRIDE는 사용후핵연료 관리의 기술집약적 해결 방안인 파이로프로세싱 기술 구현을 위한 공학 규모 시험시설로, 미래부 원자력연구개발 사업의 일환으로 2009년 4월 건설을 시작해 2014년까지 공사 및 시운전을 완료하고, 올해 단위공정 성능 목표를 달성하여  달성을 거쳐 완공된 세계 최고 수준의 파이로프로세싱 시험시설로 평가되고 있다.

   국내 연구진은 PRIDE를 활용해 국내 고유 원천기술로 개발한 파이로 공정기술(전처리-전해환원-전해정련-전해제련-염폐기물 재생에 대하여 모의 핵연료를 이용한 파이로 일관공정 연계성 증진, 실용화를 위한 용량 증대 성능시험과 더불어 안전조치 기술에 대한 연구개발을 수행하게 된다.

   PRIDE는 파이로 공정별 성능, 공정간 연계 운전성, 원격 운전성, 유지 보수성 및 핵확산저항성 평가 등이 가능해 향후 실용화 규모 파이로 공정 구축을 위한 설계자료 생산 및 파이로 기술의 고도화를 위한 테스트베드 역할을 담당하게 된다.

 PRIDE는 실제 사용후핵연료 대신 감손 우라늄으로 만든 모의 사용후핵연료를 사용해서 시험하는 'inactive' 시설로, PRIDE를 이용한 연구와 함께 한미 핵연료주기 공동연구를 통해 실제 사용후핵연료를 사용하는 'active' 연구를 병행함으로써 관련 실용화 기술을 개발․검증한다는 전략이다.

   PRIDE 이용 연구를 통해 파이로프로세싱의 고효율화-고용량화를 추구하는 한편, 한미 핵연료주기 공동연구를 통해 실제 사용후핵연료를 사용한 실증 실험자료를 확보함으로써 오는 2020년까지 파이로의 기술성, 경제성과 핵비확산수용성을 한미 공동으로 검증할 예정이다.

  김종경 한국원자력연구원장은 "파이로프로세싱은 소듐냉각고속로와 연계해 사용후핵연료 관리 문제를 해결하고 원자력 발전의 지속가능성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 미래형 신기술"이라며 "PRIDE 구축을 통해 독창적인 파이로 원천 기술을 개발해서 세계 파이로 연구개발을 선도하겠다"고 말했다.

붙임. 공학규모 파이로 일관공정 시험시설 (PRIDE) 개요

첨부1. 공학규모 파이로 일관공정 시험시설 (PRIDE) 개요

 PRIDE(PyRoprocess Integrated inactive DEmonstration facility)시설 개요

  건설 및 시운전 기간 : '09.04월～'14.12월(5년 9개월)
비용 : 총 330억원(장치 235억, 시설 95억)
규모 : 2,800 m3 (지상 3층, 길이 40.3 m × 폭 4.8 m × 높이 6.4 m 대형 아르곤셀, 파이로 일관공정 장치 및 부대시설 포함)
운영목적 : 파이로 기술 실증을 위한 핵심 기술 연구
파이로 공정⁄원격시스템 기술 실증
한미 핵연료주기 공동연구 핵심 시설로 활용
파이로 시설 안전 운영 관련 핵심 기술 개발
파이로 안전조치 기반기술 개발을 통한 IAEA와의 협력 강화

PRIDE 주요 성능

* 모의핵연료 : 산화물 모의핵연료의 조성은 금속기준으로 우라늄 97.1 %, 희토류 1.8 %, Ba/Sr/Zr 1.1 %임

추진경과
2007～2008  PRIDE 개념설계 및 기반기술 R&D 수행
2009～2012  PRIDE 시설 건설 및 공정장치 제작/설치 완료
2013    PRIDE 아르곤셀과 원격시스템 성능 달성
2014    PRIDE 공정장치 염 장입 및 시운전
2015    PRIDE 시설 운영 및 단위공정 성능 목표 달성

 PRIDE 주요 특징
PRIDE시설은 공학 규모의 inactive 시험시설로서, 모의 사용후핵연료를 이용한 파이로 일관공정 구현이 가능하여, 파이로 핵심 설계자료 생산, 설계 최적화 및 scale-up 기술개발 관련 연구 활용성이 우수(현존하는 최고 수준의 파이로 연구 핵심시설)
직육면체 Type(가로40m, 폭4.8m, 높이6,4m), 내부 용적: 1,200 m3 대형 불활성 분위기셀 보유 (일부 공정시험용 Glove box 1층 실험실에 배치)
고유의 셀 장치와 원격 취급 장비를 통해 공정장치 원격 운전성과 원격 유지보수성 확보

PRIDE 연도별 연구성과 및 계획

PRIDE 시설 사진

PRIDE 시설 외부

PRIDE 시설 외부 전경

PRIDE 시설 내부

PRIDE 아르곤셀 내부 전경

PRIDE 시설 대형 아르곤셀과 원격취급시스템

PRIDE 시설 대형 아르곤셀내 파이로 공정장치 원격운전 시험모습