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[에너지 지식백과] 원자력편 ⑳ 원자로 압력용기

[에너지 지식백과] 원자력편 ⑳ 원자로 압력용기

원자로 압력용기
[reactor pressure vessel]

[한줄 정리] 원자로 중심부에 있는 금속용기. 핵연료집합체가 장전되어 있다.

원자로 압력용기는 원전의 안정성을 담당하는 핵심 부품이다. 노심을 지지·보호하고, 냉각유로를 형성하며, 제어봉을 보호해 핵분열반응을 제어할 수 있도록 한다. 두께 20cm 이상 탄소강을 활용해 제작되며, 용기 안쪽은 스테인레스강 피복재로 덮어 부식과 마모를 방지한다. 특히 핵연료 장착 부위는 용접부위 없이 제작하는 것이 중요하다.

원자로 압력용기는 크게 원통형으로 생긴 몸통과 반구형으로 생긴 상‧하부헤드로 구성돼 있다. 제어봉구동장치, 핵분열 감시 계측기, 냉각수 공급용 노즐 등을 통해 안전성을 높이고 있으며, 용기 외부에는 보온재와 중성자계측기 등이 설치돼 있다.

[그림1] 가압경수로(PWR) 원자로의 압력용기 구조. 출처: 원자력재료종합정보시스템

압력용기의 크기는 노심에 장전되는 핵연료집합체 수와 비례한다. 예를 들어, 핵연료집합체 177개를 장전할 수 있는 OPR 1000의 내부지름은 약 410cm, 241개를 장전할 수 있는 APR 1400의 내부지름은 약 460cm다.

원자로 압력용기의 가장 특이한 점은 유일하게 교체가 불가능한 원전 내부 부품이라는 점이다. 때문에 원전의 안전수명에 절대적인 영향을 미치며, 냉각제로 인한 부식‧중성자 조사‧피로파괴‧고온‧고압 등에 모두 강해야 한다. 교체불가능이란 특성상, 해당 요건은 40~60년간 일정하게 유지돼야 하기에 원자로압력용기 감시시험 기준(원자력안전위원회고시 제2021-28호)에 따라 엄격한 기술기준을 적용하고 있다.