캐나다 SNC-Lavalin사가 중국 Zhejiang성에 있는 Qinshan 3단계 원전 1,2호기에 37M 천연우라늄 등가(NUE, Natural Uranium Equivalent) 핵연료를 공급하게 되었다. 엔지니어링 용역계약과 라이센스 협약이 체결되어 캐나다 외에서는 최초로 감손우라늄과 리사이클 우라늄을 혼합하여 만든 이 핵연료의 상업적 활용이 이뤄지게 되었다.

SNC-Lavalin사와 CNNC(China National Nuclear Corporation)의 자회사인 TQNPC(Third Qinshan Nuclear Power Company) 간에 체결된 계약에는 설계 확정, 설계 검증, 원자로설계 개선, 규제기관 대응 지원 및 인허가가 포함되어 있다.

Candu형 가압중수형원자로(PHWR, pressurised heavy water reactor)에는 통상 천연우라늄이 핵연료로 장전된다. 2008년부터 캐나다와 중국은 Qinshan 3단계 Candu 6형 원자로에서 노내조사시험을 통해 NUE 핵연료가 천연우라늄 연료 대용으로 성공적으로 사용될 수 있음을 입증해 왔다.

가압경수형원자로(PWR, pressurised water reactor) 사용후핵연료에서 회수된 우라늄을 함유한 핵연료의 상업적 활용 가능성을 최초로 입증한 것은 Qinshan 3단계 1호기다. 2010년 3월 12개의 NUE 핵연료집합체가 이 원자로에 삽입되었고 다음 주기에는 그 양을 24다발로 늘렸다. 시범연소는 1년씩 이루어졌다.

2012년 8월 SNC-Lavalin사의 자회사인 Candu Energy사, TQNPC, China North Nuclear Fuel Corporation 및 Nuclear Power Institute of China는 Qinshan 원전에서 NUE 핵연료 장전 입증을 위한 프로젝트 연장에 합의했다.

SNC-Lavalin 측은 현행 Candu형 원자로에 천연우라늄 대용으로 NUE 핵연료를 사용하기 위해서는 원자로 설계, 안전변수 및 인허가 입증에 몇몇 변경이 필요하다고 밝혔다.

또한 폐쇄형 핵연료주기에 한 발 더 다가간 37M 기술로 인해 현행 Candu형 원자로에서 대체 핵연료를 잘 사용하게 되었으며 Qinshan 원전에 있는 2기의 Candu형 원자로는 중국 내에서 가장 성능이 좋은 원전이라고 밝혔다. 37M NUE 핵연료를 사용하면 수준 높은 성능을 유지하는데 큰 도움이 될 것이라고 덧붙였다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 천연우라늄 등가,리사이클 우라늄,(중수로용) 핵연료집합체 2. NUE(Natural Uranium Equivalent),recycled uranium,fuel bundle

한국동위원소협회(회장 김철종)는 교육과학기술부(장관 김도연)와 공동으로 5월 12일부터 16일까지 서울 쉐라톤그랜드워커힐호텔에서 ‘제6차 세계동위원소대회’를 개최한다고 밝혔다.

세계동위원소대회는 전 세계 동위원소 전문가들간의 기술교류와 협력증진을 목적으로 1995년 처음 개최된 이래, 2~3년을 주기로  개최되고 있으며, 한국은 아시아에서 중국에 이어 두 번째로  개최하게 된다.

특히, 이번 ‘제6차 세계동위원소대회’는『Global Wellbeing with Isotopes』라는 주제로, ‘동위원소 학술대회’와 ‘동위원소 전시회’에총 44개국 700여명이 참석하는 역대 최대행사 규모로 치러질 예정이다.

‘동위원소 학술대회’에서는 'Applied Radiation and Isotopes' 등 세계적 저널에 게재된 100여편을 포함하여 총 600여편의 논문이 발표되어 세계 전문가들의 많은 관심을 받고 있고, ‘동위원소 전시회’의 경우에도 최신 암 진단‧치료장비, 첨단 방사선 계측시스템 등 세계 최고수준의 연구장비 및 기법이 60여개 전시부스를 통해 소개될 예정이다.

• 저자 : 글로벌 과학기술정책 정보서비스
• Keyword :

원자력보안에 대한 보고서

¨  연구배경

¡  2011년 3월에 유럽이사회(European Council)는 후쿠시마 재앙 이후 유럽의 원자력 발전소 검토를 결정함

¡  2011년 5월에 유럽 원자력 안전 규제 그룹(European Nuclear Safety Regulator Group)과 위원회는 안전(Safety)와 보안(Security) 분야에 대한 검토에 동의함

‒   안전분야 검토는 2011년 6월에 공식적으로 시작되었고 그 결과는 2011년 12월에 유럽이사회에 보고됨

‒   보안분야 검토를 위하여 원자력보안 Ad Hoc 그룹(Ad Hoc Group on Nuclear Security, AHGNS)은 2011년 7월에 창설되었고 유럽에 있는 원자력발전소에 대하여 절도, 사보타주, 승인되지 않은 접근, 원자력 물질의 무단 이동, 기타 악의적 행위에 대하여 검토함

¡  AHGNS의 목표는 국제원자력기구(IAEA)의 원자력보안에 대한 권고에 기초하여 보안을 향상 시키는 방안을 강구하며 우수사례를 공유하는 것임

‒   AHGNS의 첫 성과물은 2011년 12월에 유럽이사회에 보고됨

¨  주요결론

¡  9가지의 주요 결론은 유럽연합 회원국의 원자력보안 수준을 향상 시킬 것임

‒   2005년에 개정된 원자력 물질의 물리적 보호 협정(Convention on the Physical Protection of Nuclear Material, CPPNM))은 원자력보안의 가장 중요한 다자간 문서이지만 대부분의 유럽연합 국가는 이 협정의 비준이 아직 이루어지지 않고 있음

‒   국제원자력기구는 원자력보안을 강화 시키는 핵심역할을 하며 ‘원자력 물질과 시설의 물리적 보호(Physical Protection of Nuclear Material and Nuclear Facilities)’라는 문서 등은 중요한 가치를 지님

‒   국제 물리적 보호 자문서비스(International Physical Protection Advisory Service, IPPAS)의 중요한 임무는 보안에 대한 외부평가 제공과 문의처(reference)가 되는 것임

‒   원자력의 안전과 보안은 일관성 있는 방법으로 설계, 실행, 관리되어야 함

‒   원자력보안 문화가 형성되는 것이 중요하며 인적자원개발을 통해 이룩될 수 있음

‒   사이버 위협(Cyber threats)에 대한 각별한 주의가 필요함

‒   관계당국은 원자력발전소에 대한 비행기 추락의 잠재적 위협을 이해하고 있어야 하며 적절한 경고와 주의를 기울여야 함

‒   원자력발전소를 보유하고 있거나 계획하고 있는 유럽연합 주변국들은 원자력보안에 대한 AHGNS의 업무에 관심을 가지고 있음

‒   원자력보안의 정보교환은 비밀정보 유출 방지를 위한 허용범위를 설정해야 함

¨  권고사항

¡  AHGNS은 주요결론에 기초하여 다음과 같은 권고사항을 제안함

‒   모든 유럽연합 회원국은 CPPNM의 비준과 승인을 촉구함

‒   국제원자력기구의 원자력보안에 대한 서비스와 출판물의 사용을 장려함

‒   IPPAS의 활용을 장려하며 사이버 위협과 관련된 보안은 IPPAS의 임무에 포함되어야 함

‒   확인된 국제적 우수 사례는 공유되어야 함

‒   유럽연합 회권국과 주변국간의 정기적인 협력은 장려되어야 함

‒   유럽연합 회원국간에 원자력보안에 대한 연구는 계속되어야 하며 유럽원자력 보안규제 협회(European Nuclear Security Regulators Association, ENSRA)는 원자력보안 향상을 위한 중요한 기구로 간주됨. AHGNS는 ENSRA이 유럽연합국과 주변국들의 원자력보안 규제기관이 되어주길 요청함

[목차]

1. AHGNS의 설립

2. 프로그램과 방법

3. 원자력안전의 국제적 상황

4. AHGNS에 의해 확인된 우수사례

5. AHGNS에 의해 선택된 주제

• 저자 : 글로벌 과학기술정책 정보서비스
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미국 Georgia주에 있는 Edwin I Hatch 원자력발전소 1호기가 내사고성(accident-tolerant) 시험용 핵연료집합체를 장전하고 운전을 시작했다. 최근 계획예방정비 기간에 장전된 이 핵연료는 상업용 원자로에는 최초로 장전된 것이다.

원전운영사인 Southern Nuclear사는 876 MWe 용량의 비등형경수로(BWR, boiling water reactor)인 Hatch 1호기를 재장전 및 계획정비를 위해 2018년 2월 4일 정지한 바 있다. 연료재장전 및 정비작업 외에도 발전소 계통과 기기에 대한 설비개선이 이뤄졌다. 이 기간에 GNF사(Global Nuclear Fuels)와의 협력 하에 내사고성 시범집합체를 장전한 것이다. 3월 4일 원자로를 재기동했다.

시범집합체는 IronClad라고 명명된 철-크롬-알루미늄 피복재를 사용한 것과 피복재 표면에 ARMOR라고 명명된 지르코늄 코팅을 적용한 것 등 두 종류다. IronClad 재질은 산화저항성(oxidation resistance)을 강화하고 고온에서도  산화율이 낮은 좋은 재질특성을 갖도록 설계되어 안전마진을 증진할 수 있는 재질이라고 GNF측은 밝혔다. 2종의 IronClad 재질이 시범집합체에 적용되었는데 한 종류는 핵연료가 들어있지 않은 형태이며 다른 한 종류는 이 재질로 속이 꽉 차 있는 형태다.

IronClad 시범집합체는 미국 에너지부(Department of Energy)의 상용원전용 개량형 내사고성 핵연료 프로그램을 통해 개발되었다. ARMOR 코팅은 표준 연료봉에 적용된다. 이를 통해 이물질에 의한 손상을 막을 수 있으며 기존 지르코늄 피복재보다 산화저항성을 높일 수 있다. ARMOR 시범핵연료 집합체는 핵연료가 들어있는 핵연료봉으로 구성되어 장전되었다.

Hatch 1호기는 24개월 후 재장전이 예정되어 있다. Hatch 원자력발전소는 2기의 BWR 원자로로 구성되어 있으며 Georgia Power사, Oglethorpe Power사, MEAG Power사 및 Dalton Utilities사가 공동으로 소유하고 있으며 Southern Nuclear사가 운영하고 있다.
이번 내사고성 시범핵연료집합체는 2019년 Exelon Generation사가 운영하는 Clinton 원전에도 장전될 예정이다. GNF사는 GE사가 주도하는 Hitachi사와의 조인트벤쳐로 미국 North Carolina 주 Wilmington에 있는 Global Nuclear Fuel-Americas와 일본 Kurihama에 있는 Global Nuclear Fuel-Japan으로 구성되어 있다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 내사고성,시험용 핵연료집합체,산화저항성 2. accident-tolerant,test fuel assembly,oxidation resistance

Hitachi-GE사가 설계한 UK ABWR(UK Advanced Boiling Water Reactor) 원자로가 영국 내에 건설하는데 적합하다고 영국 원전규제기관이 심층 일반설계평가(GDA, Generic Design Assessment)를 마친 후 결론내렸다. 원전 규제기관은 이 원자로 설계가 안전성, 보안성 및 환경보호에 관한 규제요건을 모두 충족하고 있다고 밝혔다.

일반설계평가(GDA)는 잉글랜드와 웨일즈에 신규원전 건설을 신청할 원자로공급사가 신청하는 자발적인 규제심사 프로세스지만 영국정부는 신규원전 건설에 들어가는 모든 원자로가 GDA를 받기를 희망하고 있다. 이 프로세스는 원자로공급사, 즉 심사 신청자가 원전규제기관으로부터 DAC(Design Acceptance Confirmation)과 환경규제기관으로부터 SoDA(Statement of Design Acceptability)를 발급받으면 완료된다.

Hitachi사의 UK ABWR는 영국 내에서 신규원전 건설사업을 추진하고 있는 자회사인 Horizon Nuclear Power사를 위해 2013년 4월 GDA 프로세스에 착수한 바 있다. 세부평가와 20개에 달하는 분야에 대한 후속 제출이 이어졌다. 영국 원전규제기관인 ONR(Office for Nuclear Regulation)은 2017년 12월 14일 Hitachi-GE사에 DAC를 발급했으며  환경청 및 웨일즈 자연자원부도 SoDA를 발급했다고 밝혔다.

Horizon Nuclear Power사가 추진하고 있는 Wales 북부 Anglesey섬의 Wylfa Newydd 부지에 2기의 신규원전을 건설하는 사업은 이미 ONR이 부지인허가 신청을 심사 중에 있어서 이번 DGA 통과를 통해 사업추진이 더욱 현실화 된 것으로 평가되고 있다.

ABWR 설계는 이미 일본과 미국에서 인허가를 받은 바 있다. 4기의 원전이 일본 내에 건설되었으며 2기는 대만에 건설 중에 있다. Horizon Nuclear Power사는 영국 Wylfa Newydd 부지에도 2기를 건설하여 2025년 경 운영하기 위해 사업을 추진하고 있다. 이렇게 될 경우 영국 내 최초의 상업용 비등수형원자로가 될 예정이며 또 다른 2기의 UK ABWR 건설도 Gloucestershire 지역의 Oldbury 부지에 추진하고 있다.

영국의 GDA 프로세스를 처음으로 통과해서 DAC와 SoDA를 발급받은 원자로는 Areva사의 EPR(European Pressurised Reactor)로 2012년 12월에 인허가를 받은 바 있다. 2017년 3월에는 Westinghouse사의 AP1000 원자로가 GDA를 통과했다. EDF사와 CGN(China General Nuclear)의 자회사인 GNS(General Nuclear Services)는 Bradwell 신규원전 사업 추진을 위해 올 1월 Hualong One 원자로에 대해 GDA 심사를 신청한 바 있다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 일반설계평가,영국형 개량형 비등수형원자로,설계수용확인서 2. GDA(Generic Design Assessment),UK ABWR(UK Advanced Boiling Water Reactor),DAC(Design Acceptance Confirmation)

SNC-Lavalin사의 자회사인 미국 SNC-Lavalin Nuclear사는 Nuclear Development사와 미 Alabama 주에 짓다가 건설이 중단되어 있는 Bellefonte 1호기 건설완료를 위해 EPC(engineering, procurement and construction) 관리용역을 제공하기로 합의서(LOA, letter of agreement)에 서명했다. Nuclear Development사가 해당 원전을 매수 완료해야 하는 시한은 올해 하반기다.

Nuclear Development사는 TVA(Tennessee Valley Authority)가 짓다가만 Bellefonte 원자력발전소를 구매하기로 2016년 11월 진행된 2단계 입찰에서 이긴 바 있다. Nuclear Development사는 짓다만 가압경수로(PWR) 원전 2기가 있는 해당 원전 부지를 미화 1억 1,100만 불에 낙찰받았는데 여기에는 스위치야드, 사무실, 창고, 냉각탑, 펌프하우스 및 철도시설 등의 인프라가 포함되어 있다. 이 계약에서는 2년간 해당 자산을 동결하도록 되어 있는데 이 기간 동안 유지보수 책임은 TVA에 있다.

Nuclear Development사가 해당 원전시설에 대한 매수가 올 하반기까지 완료하지 못하면 이번에 서명한 LOA는 2018년 12월 31일 만료된다고 SNC-Lavalin 측은 밝혔다. 또한 SNC-Lavalin 측은 Bellefonte 원전의 준공이 추진되는 이유는 원자력발전이 미국의 전체적인 에너지 포트폴리오에 필수적이라는 인식이 다시 확산되고 있기 때문이라고 밝혔다.

TVA사는 Alabama 북부 Hollywood 인근의 Bellefonte 부지를 1974년 매입하고 2기의 B&W사(Babcock & Wilcox) 가압경수로 건설에 착수한 바 있다. 건설작업은 1988년 중단되었는데 이 때 1호기는 약 90%, 2호기는 58%의 공정율을 보이고 있었다. 그 이후로 원전 내 많은 기기들이 이전되거나 팔렸으며 다른 기기들도 업그레이드나 교체가 필요한 상태다. 따라서 현재 이 원전의 완성도는 실질적으로 매우 낮은 상태다.

2011년 TVA사는 Watts Bar 2호기를 먼저 준공하고 나서 Bellefonte 1호기도 건설을 완료하겠다고 밝힌 바 있다. 그러나 에너지 수요 둔화와 에너지 사용패턴의 변화에 따라 2015년 TVA사는 통합자원계획에서 향후 20년 간 대규모 기저부하 발전시설을 더 이상 짓지 않을 것이며 또한 해당 원전시설을 매각한다고 결정한 바 있다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 설계 구매 및 건설,에너지 포트폴리오,통합자원계획 2. EPC(engineering,procurement and construction),energy portfolio,Integrated Resource Plan

중국 Fuqing 원전 5호기 원자로압력용기(reactor pressure vessel)가 수압시험에 성공했다. 이 원자로는 2기의 시범용 Hualong One 원자로 중 첫 호기로 Fujian성에 건설되고 있으며 2019년 준공될 예정이다. China First Heavy Machinery가 제작한 이 압력용기는 2017년 4월 8일 수압시험에 성공했는데 시험목적은 용접부와 밀봉부의 건전성을 확인하는 것이다.

시험은 중국 원전규제기관인 국가원자력안전행정청(National Nuclear Safety Administration), CNNC(China National Nuclear Corporation), China Nuclear Power Engineering Company, 원자로설계사인 SNERDI(Shanghai Nuclear Engineering Research and Design Institute) 및 China First Heavy Machinery가 입회했다. CNNC측은 이번 수압시험은 압력용기 설계, 제작 품질을 확인하는 광범위한 검사라면서 온도, 압력, 응력 및 기타 변수를 감시하고 육안누설검사를 병행하여 압력기기의 안전성과 밀봉성능을 확인했다고 밝혔다.

2014년 11월 CNNC는 Fuqing 5,6호기로 중국 자체적으로 개발한 Hualong One 가압경수로(PWR) 설계를 처음 적용하여 시범호기로 건설하겠다고 밝힌 바 있다. 중국 국무원은 2015년 4월 중순 건설허가를 발급했다. 5호기 최초 콘크리트 타설은 2015년 5월에 있었으며 6호기 건설은 2015년 12월 개시되었다. 5,6호기는 각각 2019년 및 2020년에 준공될 예정이다. 또 다른 2기의 Hualong One 원전 건설이 CGN(China General Nuclear)사의 Fangchenggang 부지에서도 2019년 및 2020년 준공을 목표로 진행되고 있다. 

한편 지난 달에는 미국 Westinghouse AP1000의 용량증대 원자로인 CAP1400 원자로압력용기 수압시험이 성공한 바 있다. 이 원자로는 Westinghouse와의 협력을 통해 SNPTC(State Nuclear Power Technology Corporation)가 개발했으며 Shandong성 Shidaowan 부지에 시범원전이 건설될 예정이다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 원자로압력용기, 수압시험, 건전성 2. RPV(reactor pressure vessel), hydraulic pressure test, integrity

• 저자 : 글로벌 과학기술정책 정보서비스
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• 저자 : 글로벌 과학기술정책 정보서비스
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해수에는 막대한 양의 우라늄이 존재하지만 우라늄 부존자원이 없는 국가에서 핵연료로 사용하기 위해 추출하기에는 효율적이지 않았다. 해수에서 짧은 시간에 대량으로 추출한 우라늄은 무탄소 미래사회에 중요한 에너지원이 될 수 있다.

스탠퍼드 대학의 재료 과학자 이 쿠이는 바닷물 1리터에 소금 한 알 정도로 우라늄의 농도는 매우 낮지만 바다는 광활하기 때문에 경제적으로 우라늄을 추출할 수 있다면 무제한으로 공급하는 것도 가능하다고 말했다.

풍력이나 태양광 같은 대체 에너지원도 탄소 배출량을 줄이는데 결정적인 역할을 하고 있고 그 비용도 낮아지고 있지만 원자력은 부하에 따라 출력을 조절할 수 있기 때문에 여전히 중요한 무탄소 배출 에너지원이 될 수 있다. 스티븐 추 교수는 원자력이 화석연료 시대를 마감하는 미래로 가는 교량 역할을 할 수 있다고 말하면서, 우라늄 매장량이 없는 국가도 에너지 수요를 충족하기 위해 해수에서 추출한 우라늄을 사용할 수 있을 것이라고 덧붙였다.

스탠퍼드 연구 결과는 일본과 중국을 비롯하여 에너지부와 오크리지 국립연구소, 퍼시픽 노스웨스트 국립연구소가 수년 간 협력한 산물이다.

과학자들은 바닷물에 용해된 우라늄이 화학적으로 산소와 결합하여 양전하를 띄는 우라닐 이온을 형성한다는 사실을 오랫동안 알고 있었다. 이 우라닐 이온을 추출하기 위해 아미독심(amidoxime)이라는 화합물을 함유한 플라스틱 섬유를 바닷물에 담그는 방법을 사용하는데, 기본적으로 우라닐 이온이 아미독심에 달라붙는 성질을 이용하는 것이다. 흡수가 포화상태에 다다르면, 화학처리를 통해 우라닐을 분리한 후 광산에서 채굴한 우라늄 원광처럼 정제하여 원자로 연료로 사용할 수 있는 것이다.

이 과정이 얼마나 실용적인가 하는 것은 섬유에 얼마나 많은 우라닐이 흡수되는지, 얼마나 빨리 이온이 포획되는지, 섬유를 몇 번이나 재활용할 수 있는지와 같은 요소에 달려 있다. 이번 스탠퍼드 연구팀은 이 세 가지 요소인 용량, 효율, 재사용성을 모두 개선했다.  핵심적인 진보는 탄소와 아미독심을 통합한 전도성 하이브리드 섬유를 개발한 것이다. 이 섬유는 전기 펄스를 전송하여 더 많은 우라닐을 포획할 수 있다.

이 개량 섬유는 표준 아미독심 섬유가 포화상태에 도달하는 동안 이미 9배나 많은 우라닐을 포획했음에도 여전히 포화상태에 도달하지 않았다. 11시간 동안 시험한 결과 3배나 많은 우라닐을 포획했으며, 표준 아미독심보다 3배 더 긴 수명을 보였다.

이번 연구는 우라늄 자원이 없는 국가도 바닷물에서 무제한으로 우라늄을 추출하여 에너지원으로 사용할 수 있는 미래가 좀 더 가까이 다가왔음을 보여주고 있다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 우라늄;해수;아미독심;우라닐 이온 2. uranium;sea water;amidoxime;uranyl ion