한전원자력연료(사장 김덕지)는 그동안 역점사업으로 추진해온 한국표준원전용 개량 원자력연료의 시험용 집합체 제작에 성공, 2002년 말부터 원자력발전소에 장전해 시험운전에 들어갈 계획이다.
이로써 원전 1기당 15억원의 원자력연료 주기비용 절감은 물론 탁월한 열적성능으로 5% 출력증강 시 한국표준형 원전 1기당 연간 200억원(가동중 4기, 건설중 4기를 감안하면 연간 1,600억원) 이득을 볼 수 있을 것으로 기대되고 있다.
개량 원자력연료는 한전원자력연료의 김규태 박사팀의 주관 하에 웨스팅하우스社와 공동으로 개발 중으로 연료봉 지지격자의 성능을 획기적으로 개선해 고연소 성능을 확보함은 물론 열적성능이 10% 이상 개선돼 기존 연료에 비해 지진 등 가상사고에 잘 견디고 마모에 의한 연료의 손상을 최소화 할 수 있도록 설계될 예정이다.
이번 시제품 제작에 성공한 한국표준원전용 개량 원자력연료는 15일에 미국 웨스팅하우스社에 보내졌는데 장기 내구성 시험 및 수력적 시험을 거쳐 2002년 11월 집합체 4다발을 국내 원전에 장전해 원자로 내 검증을 수행할 예정이다.
또한 향후 국내와 동일한 발전소가 있는 외국에 이 개량 원자력연료 핵심부품의 수출을 추진할 계획이다.
한편 한전원자력연료는 국내 기술진에 의해 개발된 원자력연료의 핵심부품인 상단 고정체 스프링(원자력연료 400다발 제조에 필요한 분량)을 웨스팅하우스社에 26만 달러를 받고 수출키로 합의했다.
상단고정체 스프링은 연료가 발전소에 장전돼 연소하는 동안 고속·고압의 냉각수 흐름에 의해 집합체가 흔들리는 것을 방지하는 역할을 하는 원자력연료의 정밀부품이다.
■ 개량연료 개발 향후 계획
2006년 상용공급 목표
한국표준원전용 개량연료 개발은 정부의 원자력 연구개발 중·장기 사업으로 추진되는 것으로 지난 99년 4월 시작돼 2002년 3월까지 3년간 연간 40명의 인력에 총 192억원이 투입된다.
지난 99년 7월 웨스팅하우스사와 공동개발에 대한 정부 승인을 받은 후 그 해 9월 공동개발에 착수해 올 5월 31일 노외 시험집합체 3다발을 제작하게 됐다.
지난 15일 시험집합체 3다발을 웨스팅하우스社에 인도했는데 7월∼8월까지 시험집합체 노외 시험을 수행하고 9월부터 내년 3월까지 시험집합체 4다발이 국내에서 제작될 예정이다. 이어 11월에 시험집합체가 영광4호기 7주기 장전이 이뤄지고 2006년에 상용공급에 들어가게 된다.
개량연료는 기존 연료와 비교해 여러 가지 장점을 지니고 있다. 우선 연소 측면에 있어 기존연료가 4만3,000MWD/MTU인데 반해 개량연료는 5만5,000MWD/MTU로 고연소 성능을 자랑하고 있다.
열적 성능 역시 기존 연료에 비해 10% 이상 향상됐고 연료봉 직경을 최소화하고 Axial Blanket을 사용함으로써 중성자의 경제성을 향상시켰다.
또한 지지격자의 기계적 강도가 향상됐고 면접촉 스프링 및 딤플 설계로 연료봉의 마모저지 기능도 좋아졌다.
다중 이물질 여과장치 설계로 인한 여과성능 향상과 제조성이 개선된 것도 개량연료의 장점이다.
이러한 특징으로 개량연료가 한국표준원전에 장전될 경우 원전 1기 1주기당 약 15억원이 절감되고 향후 계획된 원전까지 합하면 8개 호기에 80억원의 절감효과를 거둘 수 있을 것으로 기대되고 있다.
열적성능 향상으로 5% 출력증강 시 1기당 약 200억원의 간접 이득을 얻을 수 있고 연료손상 방지로 인한 무결함 연료와 내진성능 향상도 기대해 볼 수 있다.
<변국영 기자>
저작권자 © 한국에너지신문 무단전재 및 재배포 금지
