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[IT뉴스]“핵물질 이상반응 완벽 차단” 원자력硏, 금속 핵연료 제조용기 신소재 개발

온카뱅크관리자

2025-09-16 09:47:31

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">- 상용 소재 대비 월등한 이상 반응 차단 효과</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="VPih7TzT12">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="c3ce632102226d286431fbd1fc299c5f2066e31f9f7fc6d04da336fdc243a325" dmcf-pid="fQnlzyqy19" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="한국원자력연구원은 SFR 금속 핵연료 제조 용기의 이상 반응을 방지하는 신소재를 개발했다.[한국원자력연구원 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202509/16/ned/20250916094143460dnjr.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="9H7Jholo1f" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202509/16/ned/20250916094143460dnjr.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            한국원자력연구원은 SFR 금속 핵연료 제조 용기의 이상 반응을 방지하는 신소재를 개발했다.[한국원자력연구원 제공]
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="b81ba14df0e24eefe6f3d93f13ed88362a5752952e4c254d47923a17f67fcb7d" dmcf-pid="4ncHf141GK" dmcf-ptype="general">[헤럴드경제=구본혁 기자] 4세대 원자로 중 하나인 소듐냉각고속로(SFR)는 사용후핵연료에서 추출한 핵물질(TRU)로 제조한 금속 핵연료를 사용할 수 있다. 이 금속 핵연료 제조 과정에서 용기(도가니)와 핵물질의 이상 반응으로 인한 공정손실이 난제였다.</p>
          <p contents-hash="4884585739f776ce6cdb82afb636c084b204e317e7a23cb0cd766f3de4ec1ffa" dmcf-pid="8LkX4t8ttb" dmcf-ptype="general">한국원자력연구원은 과학기술정보통신부 사용후핵연료 처리기술 고도화 연구개발사업의 지원을 받아 SFR 금속 핵연료 제조 과정에서 생기는 용기와 핵물질의 이상 반응을 완벽히 차단하는 신소재를 개발했다고 16일 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="232261399a43642d3e3082da5778e4108b3b6db2ba14a19690c54d1a0f3686e4" dmcf-pid="6oEZ8F6F1B" dmcf-ptype="general">SFR 금속 핵연료는 사용후핵연료에서 추출한 핵물질을 용기에 담아 고온에서 녹인 후 사출해 핵연료를 제조한다. 현재 공정에서 약 20% 정도의 핵물질이 사출 후 남게 되는데, 이 물질이 식는 과정에서 용기와 산화물 생성 반응을 일으켜 잔량을 재활용하기 위해서는 추가 처리를 해야만 한다. 이를 예방하기 위해 용기와 핵물질의 반응을 억제하는 이트리아(Y2O3) 기반의 상용 소재로 용기를 코팅 처리하지만, 그 성능에 한계가 있었다.</p>
          <p contents-hash="ce4d29c337ed491f722c3185380106bfd9aa31eb64ab9f4f153a8252691ac0b0" dmcf-pid="PgD563P3tq" dmcf-ptype="general">선진핵연료기술개발부 박상규 박사 연구팀은 이트리아에 란탄계 원소를 첨가하면 기존 상용 소재보다 반응성이 현저하게 감소하는 점에 주목했다. 후보 물질에 대한 검토 끝에 산화네오디뮴(Nd2O3)을 이트리아와 1:1로 혼합하고, 1600℃에서 30분간 가열해 네오디뮴-이트륨 복합 산화물(Nd2YO3)의 세라믹 신소재를 개발했다.</p>
          <p contents-hash="2d9b381d96af40479c0d4174bc7d60436faf12fcec252ee486e3028e6e03b9d6" dmcf-pid="Qaw1P0Q05z" dmcf-ptype="general">연구팀은 신소재의 성능을 검증하기 위해 금속 핵연료 물질(U-Zr-RE)과 신소재를 실제 핵연료 제조공정과 동일한 1500℃에서 10분간 가열하고, 6시간 동안 냉각한 후 반응성을 분석했다.</p>
          <p contents-hash="6354117c81c4e5da4d44992f7b50bd8d8e3a2c395b4ac9ce52dc1d0802fe8063" dmcf-pid="xNrtQpxpH7" dmcf-ptype="general">그 결과 산화물을 형성하는 이상 반응은 전혀 일어나지 않았으며, 약 10㎛ 두께의 희튜류원소 침투만 관찰됐다. 동일 조건에서 기존 상용 소재는 약 150㎛ 두께의 반응층이 형성된 점과 비교할 때 탁월한 이상 반응 차단 효과를 확인할 수 있었다.</p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="29acf4cfcc5efbec2783a9c530e9a16b9be86326a275db4576dc005d6af9b052" dmcf-pid="y0boTjyjHu" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="개발한 신소재는 상용 소재에 비해 탁월한 반응 방지 효과가 있다.[한국원자력연구원 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202509/16/ned/20250916094143747ikvv.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="2LAGV5f5ZV" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202509/16/ned/20250916094143747ikvv.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            개발한 신소재는 상용 소재에 비해 탁월한 반응 방지 효과가 있다.[한국원자력연구원 제공]
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="fd4ada9d550d728a0faca214117b1c6083276268ca41a5056d3bea392f4ffc47" dmcf-pid="WpKgyAWAYU" dmcf-ptype="general">이 소재로 코팅한 금속 핵연료 제조 용기를 사용하면 이상 반응으로 인해 낭비되는 핵물질의 양이 획기적으로 감소하고, 추가적인 처리 없이 그대로 활용할 수 있어 금속 핵연료 제조공정 효율이 극대화될 것으로 기대된다.</p>
          <p contents-hash="9fcb6094ca223638d7792859119d4a8cee7447b7255fe245b3f33495d15e3fab" dmcf-pid="YzfAHDXD5p" dmcf-ptype="general">이번 연구 성과는 국제학술지 ‘사이언티픽 리포트(Scientific report)’에 게재됐다.</p>
          <p contents-hash="0efaf53ee6599d874511ad7a1651c23267144f17a13af628ff653e3c1ba740aa" dmcf-pid="Gq4cXwZwZ0" dmcf-ptype="general">향후 연구팀은 신소재를 금속 핵연료 반응 방지 부품소재로 활용하는 것뿐만 아니라 열 차폐 코팅 신소재 등 유용한 기능성 소재로 활용할 수 있도록 기술을 고도화할 계획이다.</p>
          <p contents-hash="b53e7d4f961deefca10d905c3cb1335895a637c260a419b95520a531aa10f26b" dmcf-pid="HB8kZr5rG3" dmcf-ptype="general">김준환 한국원자력연구원 선진핵연료기술개발부장은 “이번 기술은 금속 핵연료 제조공정 효율을 혁신적으로 개선해 사용후핵연료 재활용의 타당성 확보에 기여할 것”이라며 “향후 원자력 분야뿐만 아니라 다양한 산업에서 활용될 수 있도록 노력하겠다”고 밝혔다.</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 헤럴드경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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