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[에너지 지식백과] 원자력편 ㉒ 사고저항성핵연료

[에너지 지식백과] 원자력편 ㉒ 사고저항성핵연료​​

사고저항성핵연료
[accident tolerant fuel]
 
 
[한줄 정리] 냉각기능이 상실된 환경에서도 상당 시간 견딜 수 있는 핵연료
 
사고저항성핵연료(ATF)는 원자로 노심 냉각이 정지된 비상 상황에서도 안전성을 장시간 유지할 수 있는 핵연료를 말한다. 최근 유럽연합의 녹색분류체계인 ‘EU 택소노미’에 원자력을 포함하면서 2025년부터 AFT 기술을 현장에 적용할 것을 단서로 달면서 특히 주목받고 있다. 
 
미국을 필두로 주요 원전 보유국에서 AFT 개발에 나서고 있다. 미국 에너지부(DOE)의 원자력국은 핵연료 주기 연구개발 프로그램 산하에 개발팀을 배치하고 2022년까지 AFT의 상용로 연소시험에 착수하기로 했다. 미국의 원자력 산업계도 2016년 9월부터 적극적으로 DOE의 프로그램에 동참하여, 당초 계획보다 4년 앞당긴 2018년에 사용로 연소시험에 착수했다. 이러한 동향에 따라 DOE는 AFT의 첫 상용로 장전을 2023년으로, AFT 상용화 시점을 2025년으로 설정했다. 피복관, 소결체 성능 개선을 통해 정상운전 성능은 그대로 유지하면서, 가혹한 환경에서 보다 오래 견딜 수 있도록 하는 것이 그 목표다.
 
ATF의 핵심은 피복관과 소결체 성능을 향상
[그림1] ATF의 핵심은 피복관과 소결체 성능을 향상시키는 것이다. 출처: 한전원자력연료
 
프랑스는 핵연료 기업인 프라마톰(Framatome)사가 미국의 AFT 프로그램에 참여하면서 원자력에너지위원회(CEA), 원전 운영사인 EDF와 협력체계를 구축하여 미국과 유사한 10년 로드맵에 따라 AFT 개발에 착수했다. 일본은 후쿠시마 이전부터 추진해 오던 AFT 기초 기술을 바탕으로 원자력연구개발기구(JAEA)가 주도하여 2021년까지 상용로 연소시험 추진을 위한 기반기술을 확보하기로 했다.
 
우리나라 역시 2012년부터 과학기술정보통신부의 지원 하에 4차 원자력연구개발사업의 일환으로 한국원자력연구원에서 관련 연구를 진행하고 기초 응용기술을 확보했다. 현재는 2018년 1월부터 한국원자력연구원, 한국수력원자력, 안전원자력연료가 ATF 개발을 위한 3자 협의체를 구성하여 관련 연구에 박차를 가하고 있다. 목표는 2026년 이후 인허가를 획득하여 상업화에 들어서는 것이다.
 
ATF 연구개발 로드맵
[그림2] ATF 연구개발 로드맵. 2026년 상용화가 목표다. 출처: 한국원자력연구원
 
ATF의 가장 큰 의의는 비상노심냉각 기능이 상실된 비상 상황에서도 그에 대처할 시간을 충분히 확보할 수 있다는 점이다. 특히 수소 발생량을 억제하여 폭발로 인한 위험을 현저히 줄여준다. 2022년 기준 현재 세계적으로 다양한 소재 개발이 진행됐으며, 이를 실질적으로 상용 원자로에 적용하는 성능시험 단계에 진입했다.
 
한편 정부는 2022년 9월 발표한 한국형 녹색분류체계(K-택소노미) 초안을 통해 2031년까지 ATF 적용을 의무화할 방침이라고 밝혔다. 이는 원전의 안전성 확보를 강조한 것으로, 현실적인 국내 기술수준을 반영한 기간이다.
 
 

출처 한국에너지정보문화재단

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