□ 중수형 원자력 발전소 불시 정지의 주요 원인으로 꼽히는 중수(D₂O ) 누설을 실시간으로 정밀하게 확인할 수 있는 기술이 개발됐다.

□ 한국원자력연구원(원장 정연호) 양자광학연구부 박현민 박사 팀은 레이저 분광기술을 이용해, 현재 중수 누설 검지에 사용 중인 방법보다 간단하게 고감도·실시간 측정이 가능한 ‘중수형 원전 냉각재 누설 검지 기술’을 개발했다고 밝혔다. 이 기술은 교육과학기술부의 원자력연구개발사업의 일환으로 2009년부터 3년 간의 연구개발 끝에 개발됐다.

 ○ 중수형 원전의 냉각재와 감속재로 쓰이는 중수는 원자로 내에서 생성된 방사성 물질인 삼중수소(트리튬·Tritium)를 함유하고 있어 다량으로 누설될 경우 종사자 피폭과 불시 정지의 위험이 있다. 따라서 중수 누설을 조기에 파악하고 원인을 해결하는 것은 중수형 원전 안전에서 큰 부분을 차지한다.

 ○ 현재 국내 중수형 원전의 중수 누설 검지에는 공기 시료를 채취해 트리튬에서 나오는 방사선을 계측하는 ‘트리튬 방사선 측정법’을 사용하고 있지만 조기 탐지가 어렵고 정확한 누설량과 누설위치를 확인할 수 없다는 단점이 있다. 또한 삼중수소제거설비(TRF·Tritium Removal Facillity)를 함께 가동할 경우 누설 여부 측정이 더욱 어려운 실정이다.             

      ※ 삼중수소제거설비(TRF): 원전을 가동하는 과정에서 중수에 생성되는 삼중수소를 분리해 따로 저장하는 장치로, 현재 월성 1,2호기에서 가동 중이며 월성 3,4호기에도 도입될 예정이다.

 ○ 이번에 개발된 기술은 누설 중수에 미량 함유된 삼중수소를 확인하는 대신 중수 자체를 검지하는 방식을 채택했다. 중수가 누설되자마자 수증기와 결합해 혼합중수(HDO)를 생성하는 것에 주목해, 포집한 공기에 레이저를 쏘아 공기 중 혼합중수 분자에 흡수돼 강도가 낮아진 레이저의 세기를 실시간으로 확인함으로써 누설 위치와 양을 검지하는 방식이다.

□ 한국원자력연구원은 성능 평가용 파일럿 장치인 ‘냉각재 누설검지 레이저 센서’<사진 붙임>도 개발해 상용 원전인 월성 3,4호기를 대상으로 성능 실증실험을 완료한 상태다. 4호기 연료관 마개 누설량과 3호기 발전계통의 펌프와 밸브에서의 중수 누설량과 누설 위치를 정확하게 측정할 수 있음을 입증했다.  특히 사람이 직접 접근하기 힘들어 누설부위를 효과적으로 확인하지 못했던 ‘연료관 마개’의 경우 정밀하게 누설량과 누설위치를 파악할 수 있었다.

 ○ ‘중수형 원전 냉각재 누설 검지 기술’은 한국과 미국에 특허 등록을 마쳤으며 중수로 기술 원조 국가인 캐나다에도 특허를 출원 중이다. 장비 성능시험 결과에 따라 국내 원전 현장에서는 조속한 상용화 및 제품 구입을 희망하고 있다. 국내에는 월성 1~4호기 등 총 4개의 중수형 원전이 가동되고 있으며 캐나다, 중국, 인도 등 전 세계에서는 총 43기의 중수형 원전이 운영되고 있어 수출성과도 기대된다.

 ○ 양자광학연구부 박현민 박사는 “중수 누설 조기 검지는 중수로 발전소의 가장 큰 현안”이라며 “레이저 분광기술을 이용해 중수누설을 검지하는 이번 기술은 전 세계적으로 유래없는 독보적인 기술로, 원전 현장 시험 및 적용을 통해 기술의 우수성을 인정받았다”고 말했다.