연구개요

사용후핵연료 수송/저장과 관련하여 방사선에 대한 저항성이 있으며 동시에 안전성이 확보된 소재는 매우 중요하며 특히 수송용기용 중성자 차폐/흡수 소재는 중성자 차폐 효율성과 화재에 대한 안전성을 동시에 확보해야 한다. 현재, 사용후핵연료 수송용기용 중성자 차페재는 물 또는 물과 에틸렌글리콜 등을 혼합하여 사용하므로 온도상승 시 부피팽창 등 여분공간이 필요하여 수송용기의 두께 및 무게 증가와 함께 용량 감소가 문제이다. 사용후핵연료 수송용기 내 중성자 차폐재인 에폭시수지 복합재는 이러한 관점에서 전 세계적으로 많이 사용 중이며 현재 우리나라의 경우도 미국의 NAC Int.사의 NS-4-FR 제품을 기준으로 수송용기를 개발하고 있다. 향후, 사용후핵연료 수송/저장과 관련하여 수송/저장 시스템의 수요가 급격히 증대할 것으로 예상하고 있지만 현재 이와 관련하여 국내에서 확보하고 있는 기술은 미약한 실정이며 특히 특수성이 있는 중성자 차폐/흡수재와 같은 부가가치가 높은 소재의 경우에는 좀 더 심각한 상태이다. 이러한 관점에서 본 과제에서 제안하는 기술 및 제품은 현재 해외에서 사용 중인 기술을 답습하여 따라가는 것이 아니라 나노기술을 응용하여 성능이 기존의 제품보다 우수한 소재를 개발하여 국내는 물론 UAE 원전에도 적용이 가능하며 동시에 해외시장에서도 인정받는 소재 및 이의제조 핵심기술을 개발하는데 중요한 의미가 있다고 할 수 있다.

최종목표

주요 연구내용

주요 연구성과

본 과제에서는 초음파 직접 여기를 이용한 나노입자 표면처리 기술과 초임계 유체를 이용한 나노입자 표면처리 기술을 다양한 나노 소재에 대하여 적용하였고 차별화된 연구를 통해 고분자 분산성 및 접착성 향상을 확인하였다. 특히 초음파 직접여기를 이용한 나노입자 표면처리 기술을 발표한 논문(그림 1 참조)은 에너지 관련 기구(Global Renewable Energy Innovation)로부터 Key Scientific Article로 추천받아 우수성을 입증하였다. 현재 본 과제에서 개발하고자 하는 새로운 개념의 사용후핵연료 수송용기용 에폭시 기반 나노복합 중성자 차폐재는 원천성이 있으며 국내 특허출원과 PCT출원(미국, 일본, 중국)이 완료된 상태로 (PCT 출원의 경우, 05/12) 기술에 대한 지적재산권이 확보된 상태이다. 본 과제에서 개발하는 중성자 차폐소재는 기존의 차폐재(미국 NAC사의 NS4FR)과 비교하여 유사한 기계적 특성을 보유하면서 열적안정성이 뛰어나고, 수소농도가 상대적으로 높고 가벼우며 차폐성능이 우수할 것으로 예상하고 있다.

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그림 1. Renewable Energy Global Renovation Key Scientific Article [1]

참고문헌

  1. J. Jeon et al., J. Nucl. Mater. 416 (2011) 293.
Document ID: d20120053