전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이

원자력硏, 핵연료 피복관 부식 연구로 '안전한 원전'초석 마련

기사입력 : 2020년06월01일 11:19

최종수정 : 2020년06월01일 11:19

※ 본문 글자 크기 조정

  • 더 작게
  • 작게
  • 보통
  • 크게
  • 더 크게

※ 번역할 언어 선택

3세대 개량 핵연료 피복관의 산화 반응 최초 규명

[서울=뉴스핌] 김지완 기자 = 한국원자력연구원은 방사화학연구실 임상호 박사와 영남대 윤영상 교수의 공동연구팀이 세계 최초로 물을 흡착하고 있는 핵연료 피복관의 산화 메커니즘을 규명했다고 1일 밝혔다.

이 결과는 원전의 고온·고압 냉각수와 항상 접촉해있는 핵연료 피복관의 안전성을 개선하는 실마리를 제공할 것으로 예상된다.이번 성과는 영남대 화학과 윤영상 교수팀과의 공동연구 결과로, 유명 학술지인 네이처(Nature) 자매지인 '사이언티픽 리포트(Scientific Reports)' 4월호에 게재돼 주목을 받았다.

[서울=뉴스핌] 김지완 기자 = 포항 방사광가속기를 활용해 '고해상도 광전자방출 분광법'으로 ZIRLO 피복관을 실험 중인 윤영상 영남대 교수. [사진=한국원자력연구원] [2020.06.01 swiss2pac@newspim.com

핵연료 피복관은 부식에 강한 지르코늄 합금을 주원료로 이루어져 있어 원자로 내부에서 핵연료를 안전하게 둘러쌓고 있다. 하지만 고온·고압의 물과 핵연료의 열에너지에 노출되기 때문에, 표면에서 산화가 필연적으로 발생한다.

피복관의 산화 작용은 원전의 안전성을 저하하고 핵연료의 성능을 좌우하기 때문에 피복관의 설계단계에서부터 반드시 고려해야 할 요소이다. 따라서 이번 연구로 밝혀낸 데이터를 활용한다면 안전한 고성능의 피복관 제조가 가능할 것으로 본다.

임 박사팀은 국내 가압경수로를 포함해 전 세계적으로 널리 쓰이는 3세대 개량 핵연료 피복관인 '절로(ZIRLO) 피복관'의 수중 산화 반응을 실험했다. 실험 결과, 실온에서 물을 흡착하고 있는 피복관 표면이 산화를 거치면 지르코늄 금속의 비율이 줄어든다는(46.4% → 43.1%) 것을 관측하며, 산화로 인해 지르코늄 산화물이 생성됐다는 것을 확인했다.

그러나 표면에서 지르코늄 산화물이 생성된 ZIRLO 피복관을 고온으로 달구면, 지르코늄 산화물이 분해되는 동시에 다량의 물이 탈착됨을 확인했다. 이 과정에서 산화되었던 피복관 표면이 다시 금속으로 변하는 현상을 관측했다.

이 결과는 고온 환경 피복관 연구의 해석자료로 사용될 수 있으며, 원자력 재료개발 분야에서 주목받고 있는 분야인 피복관 산화 부식 해석 및 중대사고 연구에 다양하게 활용될 것으로 예상된다.

이번 피복관 산화 반응 연구에서는 포항공대에서 운영 중인 원형방사광가속기를 활용해 '고해상도 광전자방출 분광법'으로 물을 머금고 있는 ZIRLO 피복관의 미세한 표면구조를 분석해냈다.

고해상도 광전자방출 분광법은 시료에 X-선 등의 광원을 쏘아 방출된 광전자의 운동에너지를 측정해 시료의 산화 상태 및 구성비를 도출하는 기법이다. 연구팀은 이 기법을 통해 ZIRLO 피복관 표면에서 발생하는 작은 변화까지도 포착할 수 있었다.

이번 연구를 주도한 한국원자력연구원 임상호 박사는 "이번 연구는 방사광가속기 기반 고해상도 광전자방출 분광법을 이용해 세계 최초로 피복관의 물 흡착 메커니즘을 분석한 최초의 결과물로, '안전한 원전'을 만들어나가는 데 도움이 될 것으로 기대한다"고 밝혔다. 

swiss2pac@newspim.com

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
김주애, 아빠 따라 첫 외교무대 데뷔 [서울=뉴스핌] 이영종 통일전문기자 = 김정은 북한 국무위원장의 딸 주애(12)가 중국 방문길에 동행한 것으로 확인됐다. 북한 관영 조선중앙통신은 2일 밤 김정은의 베이징역 도착 소식을 전하면서 3장의 사진을 공개했다. [서울=뉴스핌] 이영종 통일전문기자 = 김정은 북한 국무위원장이 2일 오후 전용열차 편으로 베이징역에 도착해 중국 측 인사들의 환영을 받고 있다. 김정은 뒤편으로 딸 주애(붉은 원)와 최선희 외무상이 보인다. 김주애가 해외 방문에 나선 건 이번이 처음이다. [사진=조선중앙통신] 2025.09.02 yjlee@newspim.com 여기에는 환영나온 왕이 외교부장 등 중국 측 인사와 만나는 김정은 바로 뒤에 서있는 딸 주애가 드러난다. 김주애가 해외 방문에 나선 건 지난 2022년 11월 공개석상에 등장한 이후 처음이다. 김주애는 검은색 바지 정장 차림으로 김정은을 따라 전용열차에서 내렸고, 그 뒤는 최선희 외무상이 따랐다. 그러나 붉은 카페트를 걸어가는 의전행사에는 빠져 공식 수행원에 명단을 올리지는 않을 것으로 보인다. 김주애가 중국 전승절(3일) 행사참석을 위해 방중한 김정을을 수행함으로써 그의 후계자 지명 관측에는 더 힘이 실릴 것으로 보인다.  또 시진핑 국가주석 등 중국 지도부와 김정은이 만나는 자리에 주애가 동행할 가능성이 높다는 점에서 '알현 행사' 성격을 띠게 될 것이란 관측도 나온다. yjlee@newspim.com 2025-09-02 22:00
기사 번역
결과물 출력을 준비하고 있어요.
기사제목
기사가 번역된 내용입니다.
종목 추적기

S&P 500 기업 중 기사 내용이 영향을 줄 종목 추적

결과물 출력을 준비하고 있어요.

긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
안다쇼핑
Top으로 이동