한마당 테마) 미래원자력기술관 >고준위폐기물 장기관리 시스템
현재 원자력을 이용하고 있는 모든 나라에서는 사용후핵연료 및 이의 재처리에서 나오는 위험한 고준위폐기물을 영구적으로 인간생활로부터 격리시키기 위해 500m 심부지하에 처분하는 방안을 모색하거나 추진 중 있음. 이에 KAERI에서는 국내 원자력산업에서 발생하는 사용후핵연료 및 고준위 폐기물을 영구적으로 심지층에 안전하게 처분하기 위해, 수만년 이상의 부식수명을 갖는 처분용기를 개발하고자 함.
성과물의 우수성
처분용기는 주철 내부용기와 구리 외부용기로 구성되며, 연성이 있는 대형 구리용기(지름 1m, 길이 5m)의 제작이 기술적으로 가장 어려운 부분임. 기존 구리용기 제작 방법은 단조공법을 이용한 50 mm 두께 구리용기의 제작법을 극복하기위해. KAERI에서는 구리 소요량을 20% 수준으로 줄일 수 있는 저온분사법(cold spray coating)을 이용한 구리-주철 이중용기 제작을 세계최초로 시도하였으며, 주철용기 표면에 구리두께 10mm 코팅을 성공적으로 수행하여 처분용기 제작 기술을 확보하였음. 이렇게 제작된 10mm 두께 구리처분용기는 장기부식시험을 통해 KURT 환경에서 수십만년 이상으로 평가됨.
성과내용
저온분사코팅기술: 고상의 미세한 구리 분말을 초음속으로 금속표면에 부딪히게 하여, 입자가 금속표면에 퍼지면서 부착 및 적층되는 기술이다. 구리를 용융시키지 않기 때문에, 열에 의한 상변화, 금속 산화 및 비균질화 등을 막을 수 있으며, 원하는 두께의 두터운 코팅층을 얻을 수 있는 신기술이다.
구리 소요량을 20% 수준으로 줄일 수 있는 구리-주철 이중용기 제작을 저온분사법(cold spray coating)을 이용하여, 세계최초로 실제 1/10 규모의 처분용기를 구리 두께 10 mm로 성공적으로 제작함. 또한 저온분사법을 이용한 처분용기의 밀봉도 구현함.
처분환경을 모사한 조건에서 저온분사 구리의 장기 부식특성을 2년간 시험한 결과, 10 mm 두께의 처분용기 수명은 KURT 환경에서 수십만년 이상으로 평가됨. 현재 한국원자력연구원 내의 지하처분연구시설(KURT)에서 20년-장기 현장 부식 시험이 2년째 진행 중임.
기대효과
KAERI에서 개발된 구리처분용기는 부식수명이 심지층 환경에서 수십만년으로 예측되am로, 사용후 핵연료 및 고준위폐기물이 자연붕괴되어 소멸되는 시점까지 인간생활과 완벽하게 격리시켜, 원자력 폐기물에 대한 국민의 불안감과 우려를 해소할 수 있음.
에피소드
본 처분용기의 개발을 위해 포항산업과학연구원, (주)태광테크와 공동으로 수행하였으며, 현재 실규모 처분용기 제작 연구를 계속 진행 중에 있음.
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