기술내용
원자로 압력용기 재료는 고속 중성자에 조사되면 중성자 조사취화 현상으로 재료의 파괴 저항성이 낮아져 파손의 위험이 증가한다. 따라서 가동 중인 모든 가압경수로 원전은 중성자 조사에 따른 압력용기 재료의 건전성을 평가하도록 되어있다. 속중성자 조사량 측정 및 평가 기술은 위 건전성 평가의 가장 핵심 기술이다. 원자로 건설 당시 원자로 내부에 설치된 감시용기에는 재료 시편과는 별도로 다양한 중성자 에너지 영역에서 반응하는 선량감시자가 삽입되어 가동 초기부터 인출 시점까지 지속적으로 중성자 조사를 받아 방사화 된다. 이를 주기적으로 인출하여 각 감시자별로 방사화 된 정도를 측정하고, 중성자 수송계산을 통해 해석적인 방법으로 얻어진 감시자 위치에서의 중성자 스펙트럼을 측정된 감시자의 방사능량과 결합하면 아주 정확한 중성자 조사량을 평가할 수 있다. 현재까지 평가결과를 보면 평가에 대한 불확실도는 20% 이내로서 관련 요건을 충족하고 있다. 또한 대체감시자 설치기술을 개발하여 원자로 내부 감시용기와는 별도로 원자로 외부에 그림 1 및 2와 같이 대체감시자를 설치하여 원자로 벽을 통과한 중성자를 측정함으로써 조사취화 평가 결과에 대한 신뢰성을 더욱 향상시켰다.
그림 1. 웨스팅하우형 원전 대체감시자
그림 2. 한국표준형 원전 대체감시자
적용분야
본 기술은 가압경수형 원전 원자로 용기 감시시험에 적용하여 조사취화 평가 신뢰성을 제고하고 있으며, 향후 사용후 핵연료 건식저장 시설의 중성자 조사량 감시에 적용 가능할 것으로 판단하고 있다.
적용사례
본 기술을 적용한 대체감시자는 현재 고리1~4호기, 영광1~6호기, 그리고 울진1~6호기 등 총 16개 원전에 설치가 완료되어 운영중이며 향후 신규원전에도 설치를 계획중에 있다. 대체감시자는 원자로 벽을 통과하고 나온 중성자를 측정할 수 있도록 원자로 외벽 보온단열재와 콘크리트 사이에 설치되며 교체는 원자로 하부바닥에서 손쉽게 교체가 가능하도록 설계되어 있다. 이 대체감시자를 이용하여 원자로용기 중성자 조사취화 평가 신뢰도를 제고하고 있으며 경제적이고 안전한 원전 운영에 기여하고 있다.