Lightbridge사의 혁신적인 금속핵연료 기술은 송전망으로 송출할 전력을 생산하는 가장 경제적인 방법이며 풍력, 태양광이나 천연가스보다도 저렴하다고 Enfission JV사 측이 밝혔다. 2018년 1월 25일 창립된 Enfission사는 Lightbridge사가 고안한 기술을 Framatome사가 더 개발하고 인허가를 받아 핵연료집합체를 판매하기 위해 설립된 조인트벤쳐다.

Framatome사는 Areva그룹의 원자력발전소 운영사업부문이 분사해서 창립된 회사로 지분 구조는 EDF Group이 75.5%, Mitsubishi중공업이 19.5% 그리고  Assystem사가 5%를 소유하고 있다.

Reston, Lightbridge 및 Framatome사는 2017년 9월 Lightbridge사가 개발한 첨단 금속핵연료 기술을 상용화하기 위해 조인트벤쳐를 설립한다는 구속력있는 협정을 체결한 바 있다.  이 핵연료는 지르코늄-우라늄 합금으로 만들어지며 독특한 구성과 핵연료봉 배열을 사용하기 때문에 기존 원전이나 신규 원전의 중성자경제, 효율 및 안전성을 크게 높일 수 있는 것으로 알려졌다.

금속핵연료 시험집합체의 조사시험(irradiation testing)은 IFE(Institute for Energy Technology)가 운영하는 노르웨이 Halden 연구로에서 수행될 예정이다. 2016년 11월 Lightbridge사는 익명의 한 미국 원자력발전회사가 자사의 가동중 원전을 이용해 핵연료집합체 시범연소에 참여할 의향이 있다는 동의서를 공개한 바 있다.

Enfission JV사 측은 이 핵연료가 미국 내 원전에 최초로 상업적으로 사용되는 시점을 2021년 정도로 예상하고 있다. 미국 내 원전의 과반 이상을 소유, 운영하고 있는 Exelon, Duke, Dominion 및 Southern Company사를 주요고객으로 고려하고 있으며 이들 발전회사는 이 핵연료 사용을 위해 미 원자력규제위원회(NRC, Nuclear Regulatory Commission)에 해당 핵연료에 대한 인허가심사를 준비하도록 이미 요청해 놓은 상태다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 금속핵연료,조인트벤쳐,지르코늄-우라늄 합금 2. metallic nuclear fuel,joint venture,zirconium-uranium alloy

캐나다원자력연구소(CNL, Canadian Nuclear Laboratories) 보유한 연구능력을 총 결집하여 전 세계 원전에 대해 지속가능하고 장기적인 운전을 지원하기 위해 원자로지속가능센터(CRS, Centre for Reactor Sustainability)를 설립했다고 밝혔다.

CNL 측은 CRS가 원전의 신뢰성과 강요성을 유지하는데 필요한 기술을 활용하여 원자력발전소를 혁신하는 미션을 수행하는 가상 센터로서 역할할 것이라고 밝혔다. 이 신규센터는 혁신적인 기술과 검사서비스를 통해 원자로의 수명연장과 장기적 운전, 발전소 현대화 등을 지원함으로써 원자력발전소를 더 효율적이며 신뢰성 있는 발전소로 만드는데 도움을 줄 것이라고 덧붙였다.

CRS는 CNL이 보유한 특수 지식 및 경험을 발전회사 및 그 공급자에게 아래 5가지 핵심연구 분야에 제공할 예정이다. 5가지 분야란 1) 조사후검사기법을 포함한 수명관리(ageing management), 2) 연료특성 기술, 3) 운영지원 및 고장대응, 4) 화학분야 제어, 감시 및 최적화, 5)특별검사 및 정비도구 등이다.

CNL이 보유한 쵸크리버연구소(Chalk River Laboratories)는 원전 수명연장 및 효율 분야 지원에서 명성을 갖고 있다고 CNL 측은 밝혔다. 또한 CNL과 원자력분야 공급망이 함께 원자로의 지속가능성 제고에 통합된 접근을 함으로써 원전의 안전운전과 더불어 비용을 절감하고 효율을 향상시킬 수 있을 것이라고 덧붙였다.

CNL 측은 원자력산업계는 지속적으로 경제성을 유지하기 위해 혁신이 필요하다면서 CRS가 가장 어렵고 특수한 문제를 해결하는데 방법론과 전문성을 제공할 것이며 전 세계 원전의 지속가능성을 유지하는데 도움이 될 것이라고 밝혔다. 또한 CNL 측은 원전의 지속가능성이란 운전허가 갱신이나 수명연장을 넘어 원전의 경제성도 제고 하는 것이라고 설명했다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 원자로지속가능센터, 수명연장, 조사후 검사 2. CRS(Centre for Reactor Sustainability), life extension, post-irradiation examination

Dominion Energy사는 GEH사(GE Hitachi Nuclear Energy)가 개발하고 있는 소형모듈형원자로(SMR, small modular reactor)인 BWRX-300의 상용화에 자금을 대기로 했다고 GEH사 측이 2018년 5월 21일 밝혔다. 이 300 MWe급 원자로는 GEH사의 1,520 MWe급 ESBWR(Economic Simplified Boiling Water Reactor) 설계에서 파생된 것이다.

GEH사 측은 Dominion사가 투자하기로 결정했다고 하면서도 정확한 투자규모에 대해서는 밝히지 않았다. BWRX-300 원자로는 원자력산업계의 장기적인 숙원을 반영하여 신규원전의 경제성을 획기적으로 향상시킨 원자로라고 밝혔다. 현행 경수로(LWR, light water reactor)와 비교할 때 더 효율적이며 단순하고 안전하며 건설도 용이하다고 덧붙였다.

GEH사 측에 따르면 BWRX-300는 이미 2014년 미 원자력규제위원회(NRC)로부터 설계인증(DC, design certification)를 받은 ESBWR 원전으로부터 설계와 인허가전략에 대한 영향을 받았다. BWRX-300는 다른 수냉식 SMR이나 기존 대형 원전에 대비할 때 단위 용량 당 60% 가량의 건설비 감소를 목표로 개발을 추진되었다. 이렇게 되면 복합사이클 가스발전이나 신재생에너지와도 가격면에서 경쟁력을 갖출 수 있게 된다.

Dominion Energy사 측은 원자력발전이 경제성장을 뒷받침하기 위해 청정하고 신뢰성 있으며 가격경쟁력 있는 전력을 공급하는데 필수적인 역할을 해야한다고 믿고 있으며 BWRX-300가 충분한 시장 경쟁력을 갖추고 있다고 확신한다고 밝혔다.

NRC는 2015년 Michigan 주에 DTE Energy사가 Fermi 원전 3호기로 1기의 ESBWR을 건설하려는 건설운영복합인허가(COL, combined construction and operating licence)을 승인한 바 있다. ESBWR은 또한 Dominion Virginia Power 사가 Virginia 주 North Anna 원전 3호기 잠정후보노형으로 선정되기도 했다. 이 신규원전에 대한 COL은 2017년 발급된 바 있다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 소형모듈형원자로,ESBWR,건설비 2. SMR(small modular reactor),ESBWR(Economic Simplified Boiling Water Reactor),capital cost

캐나다 OPG사(Ontario Power Generation)의 Darlington 원자력발전소가 BWXT사(BWX Technologies Inc.)가 개발한 신형 Tc-99m(Technetium-99m) 발생기를 이용해 Mo-99(Molybdenum-99)을 생산할 계획이다. 이렇게 되면 Darlington 원전은 CANDU형 중수로원전으로는 세계 최초로 Mo-99을 생산하는 대형 상용원전이 된다.

BWXT사는 2018년 5월 Tc-99m 발생기를 통해서 Mo-99을 생산할 수 있는 혁신적인 프로세스를 개발했으며 상용 개발단계에 들어갔다고 밝힌 바 있다. 이 프로세스 중 핵심적인 요소는 Molybdenum 표적핵에 중성자를 조사하는 것으로 이를 통해 Mo-99를 장기적으로 신뢰성있고 연속적으로 공급할 수 있다.

BWXT사는 2018년 6월 20일 OPG사의 자회사인 CNP사(Canadian Nuclear Partners)를 중성자 조사서비스(irradiation service) 기관으로 선정했다면서 현재 세부조건을 협의하고 있다고 밝혔다.

의료용 방사성동위원소 표적핵을 Darlington 원전이 가동 중일 때 원자로에 삽입하거나 회수할 수 있어서 Mo-99를 연속적으로 공급할 수 있다. 천연우라늄 핵연료를 사용하는 CANDU 원자로를 Mo-99 생산에 사용하면 농축우라늄 표적핵을 조사해서 Mo-99를 생산하던 기존 방식에 대비할 때  핵확산 위험도 배제할 수 있다. 규제당국의 승인 시기에 따라 달라질 수 있지만 실제 Mo-99 생산의 2019년 말에 시작될 수 있을 것으로 예상된다.

Mo-99은 의료용영상 획득을 위해 세계적으로 가장 널리 사용되는 방사선핵종인 Tc-99m을 생성하는데 사용된다. Tc-99m과 Mo-99은 모두 짧은 반감기를 갖고 있어서 생산한 후 신속히 사용해야 한다. 따라서 안정적인 공급체계가 필요하다. Mo-99는 주로 일부 연구로에서 생산되어 왔으며 캐나다 NRU 연구로가 2018년 퇴역을 앞두고 영구정지한 2016년 이후 북미지역에는 지역 내 대규모생산자가 없어 수급이 불안정한 상태였다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 대형 상용원전,의료용 방사성동위원소,핵확산 위험 2. large-scale commercial nuclear power plant,medical isotope,proliferation risk

캐나다 원자력발전회사인 Bruce Power사는 Bruce 원전 8호기에 의료등급의 코발트를 설치할 예정이어서 Bruce 원전 5~8호기까지 모두 세계적으로 뇌종양 치료에 사용되는 고 비방사능(HSA, high specific activity) 코발트를 생산하게 될 전망이다.

HSA 코발트는 종래의 뇌수술이나 방사선치료를 대체하고 있는데 종양이나 다른 부위에 감마방사선을 집중시킬 수 있어 특수한 비외과적 처치에 활용된다. 건강한 신체조직에 피해를 최소화할 수 있으며 종래의 처치법 대비 부작용도 줄일 수 있는 장점이 있다.

Bruce 원전 8호기는 2018년 9월 1일 대규모 설비개선을 위한 계획정비에 들어갔으며 이 정비기간 중에 HSA 코발트 생산용 봉을 원자로 내에 설치할 예정이다. 이번 정비는 수명연장 프로그램의 일환이며 이를 통해 운영기간을 2064년까지 연장할 수 있게 된다.

Bruce Power 측은 HSA 코발트 처치법은 혁신적인 신의료기술 중 첨단이며 자사가 생명을 구하는 방사선 요법에 기여하고 있다고 밝혔다. 또한 오랜 기간 코발트-60을 공급해 왔다면서 전세계 인류의 건강 증진에도 큰 기여를 하고 있다고 밝혔다.

Bruce Power사는 Ac2orn(Advocacy for Canadian Childhood Oncology Research Network)이 초청받아 개최된 2018년 8월 31일 토론토 증시 개막행사에도 참여해 소아암과 싸우는 기관으로서의 위상을 높였다. 의료용 방사성동위원소 개발을 목적으로 하는 캐나다방사성동위원소협회(Canadian Nuclear Isotope Council) 발족도 도운 Bruce Power사는 소아 및 청소년 암 처치를 위해 방사성동위원소 생산에 앞장서고 있다.

2010년대 들어 10,000명 이상의 19세 이하 캐나다 청소년 및 소아가 암 판정을 받고 있으며 최근 북미에서 소아기 암이 소아기에 가장 위험성이 높은 암 부문에서 백혈병을 앞서게 된 것으로 알려졌다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 고 비방사능,방사선 요법,청소년기 암 2. HSA(high specific activity),radiation therapy,adolescent cancer

프랑스 원전안전 당국은 증기발생기 일부 부위에서 고농도의 탄소가 발견된 10기의 900 MWe급 원전에 대해 EDF사가 제출한 운전가능성 분석보고서를 승인했다고 밝혔다. EDF사는 2기의 1,450 MWe에 대해서도 같은 종류의 보고서를 곧 제출할 계획이다.

지난 6월 프랑스의 원전규제기관인 ASN(Autorité de Sûreté Nucléaire)는 EDF가 운영하는 용량 900 MWe 및 1,450 MWe급 18기의 원전이 증기발생기에 높은 농도의 탄소를 함유하고 있다는 사실을 파악했다고 밝혔다. 이 중 12기 유로입구는 일본주물단조회사(JCFC, Japan Casting and Forging Corporation)가 제작한 것으로 고농도의 탄소를 함유했을 개연성이 있다면서 고농도 탄소가 함유되면 철강의 기계적 속성이 나빠진다고 밝혔다.

그 이후 EDF은 ASN측에 12기의 원자로가 운전 안전성을 확보하고 있음을 입증하는 자료를 제출해 왔다. 이에 ASN은 이를 입증하기 위해 추가적인 검사가 필요하다는 입장을 견지해 왔으며 이 검사는 계획예방정비 기간 중에 기시행되었거나 시행되고 있다. EDF가 제출한 자료는 ASN과 프랑스 방사선방호원자력안전청(IRSN, Institute for Radiological Protection and Nuclear Safety)에서 가설과 방법이 맞는지 검토를 거쳤지만 ASN은 가설에 대해 해당 기기에 대한 복제품을 만들어서 시험을 통해 입증해야 한다고 주장하였다.

ASN은 이번에 EDF측에 추가 검사가 필요하며 운전상 보완조치가 시행되거나 강화되어야 하며 추가적인 시험이나 연구가 수행되어야 한다고 요청한 것이다. 2016년 12월 5일 ASN은 이번 요청이 이행되어야 하지만 EDF가 보인 입증방식은 900 MWe급 원전에 대해 수용가능하며 ASN이 해당 원전의 재가동을 승인하는데 사용될 수 있을 것이라고 밝혔다. 각 원전은 개별적인 안전성 검토결과에 따라 재가동이 결정될 예정이다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 증기발생기, 탄소, 기계적 성질 2. steam generator, carbon, mechanical property

중국 Zhejiang성 Sanmen 원자력발전소 2호기가 시운전시험 중 고온기능시험을 완료했다고 SNPTC(State Nuclear Power Technology Corporation)이 2018년 1월 31일 밝혔다.

미국 Westinghouse사 AP1000형 원전 중 세계 최초인 Sanmen 1호기는 올해 늦게 운전을 개시할 것으로 예상되며 2호기는 올해 시운전시험에 집중할 예정이다.

77일 간에 걸쳐 수행된 고온기능시험(HFT, Hot Functional Test)은 원자로 게통이 정상운전 중에 노출되는 온도와 압력을 동일하게 모의한다. 이 시험에서는 핵연료를 원자로에 장전하기 전에 원자로냉각재계통과 원전 안전계통이 기능적으로 적절하게 운전될 수 있는지를 확인하게 된다.

Sanmen 2호기 주냉각회로에 대한 상온수압시험(CHT, Cold Hydrostatic Test)은 작년 9월 2일 완료된 바 있다. 이 시험에서는 원자로냉각재펌프(RCP, Reactor Coolant Pump)에 의해 고압으로 순환되는 원자로 주냉각회로를 충수해서 각종 용접부, 접합부, 배관 및 기기에서 누설이 없음을 확인하고 관련 고압계통이 각종 규제요건을 충족하는지를 확인한다. 원자로냉각재펌프는 시험 중 안정된 수위를 유지한 상태로 원자로 내부온도를 유지하는 역할을 한다.

2기의 AP1000형 원자로가 Sanmen 부지에 건설 중이며 또 다른 2기가 Shandong성 Haiyang 부지에 건설되고 있다. AP1000형 원전 중 세계 최초로 운영을 개시할 것으로 예상되는 Sanmen 1호기의 고온기능시험은 2017년 6월 30일 완료되었다.  Haiyang 1호기도 올 해 늦게 운영을 개시할 것으로 보이며 Haiyang 2호기는 2019년 운영을 개시할 예정이다.

미국 내에도 4기의 AP1000형 원전이 건설되고 있다. 2기는 Vogtle 부지에, 나머지 2기는 Summer 부지에 건설 중이다. 그러나 Summer 부지의 2기는 지난 해 8월부터 건설이 중단된 상태다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. AP1000형 원전,고온기능시험,상온수압시험 2. AP1000,HFT(Hot Functional Test),CHT(Cold Hydrostatic Test)

스위스 원자력 안전규제기관은 Beznau 및 Gösgen 원전 증기발생기 설계 및 단조 품질을 확인할 수 있도록 문헌 정밀점검을 시행할 것을 원전운영사에 지시했다. 이는 프랑스에서 발생한 일부 원전 증기발생기에서 탄소가 고농도로 함유된 것이 발견된 사건에 대한 대응인 것으로 알려졌다.

스위스연방원자력안전청(ENSI, Federal Nuclear Safety Inspectorate)이 증기발생기 제작과 관련된 문서에 대한 심도있는 검토를 시행할 것을 지시한 것이다. 이 검토에는 제조사, 제조기간, 재질, 적용된 설계시방 및 규제요건, 제조 중 불일치사항, 단조과정, 금속주괴(ingot) 크기, 수락시험, 시험요건, 검사기관 및 승인기관 등 각종 정보가 망라된다. ENSI는 사실관계를 추가 확정하기 위해 비파괴검사 기록도 필요할 것이라고 밝혔다.

해당 원전의 운영사는 검토결과를 내년 4월 말까지 ENSI에 제출해야 한다. 프랑스 Flamanville에 건설중인 EPR 원전 원자로압력용기에서 품질관리와 탄소함유량 문제가 대두되자 프랑스 원전규제기관은 Areva에 1965년 이래로 Creusot 단조공장에서 제작된 약 400개에 이르는 중량 단조물에 대한 기록을 전면적으로 검토하도록 지시한 바 있다. 이 공장에서 제작된 증기발생기 일부 부품에서 탄소가 고농도로 함유된 것으로 드러났다.

1990년대에 Beznau 원전 증기발생기가 해당 공장에서 부분적으로 생산된 증기발생기로 교체된 바 있다. 한편 Gösgen 원전 증기발생기의 단조 부품은 독일에서 생산된 것이다. 올 6월 ENSI는 각 원자력발전소에 사용되고 있는 기기 중 Creusot 단조공장에서 생산된 것이 있거나 잘못된 생산문서가 붙어 있는 것이 있는지 확인토록 했고 그 결과 Creusot 공장에서 단조를 통해 생산된 모든 스의스 원전 내 안전관련 주요기기가 제작과정이나 재질이 모두 적합하게 문서화된 것으로 확인된 바 있다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 단조, 증기발생기, 비파괴검사 2. forging, steam generators, non-destructive testing

인도의 Kaiga 원전 1호기가 발전용 원자로 연속운전 분야에서 세계 기록을 경신했다. 가압중수로(PHWR, pressurised heavy water reactor) 원전인 이 원자로는 2016년 5월 13일부터 941일 간의 연속운전 기록을 수립한 것이다. 이 기록은 원자로 노형을 불문하고 세계 최장 기록이다.

이전 기록을 갖고 있던 원전은 개량형 가스냉각로(AGR, advanced gas-cooled reactor)인 영국 Heysham II원전의 2호기로 2016년 9월 계획예방정비를 위해 계통병해 할 때까지 940일이 연속운전 기록을 달성한 바 있다.

인도 원자력부(DAE, Department of Atomic Energy)는 2018년 12월 10일 오전 9시 20분 Kaiga 원자력발전소(KGS, Kaiga Generating Station) 1호기가 941일 동안의 비정지 연속운전을 기록함에 따라 인도를 세계 어떤 원자로형에서 독보적인 최장 연속운전기록 보유국으로 만들었다고 밝혔다. 이 기간 동안 이용율은 99.4%에 달했다고 DAE는 덧붙였다.

인도 Karnataka 지역의 Kaiga 원전부지는 인도가 직접 설계한 4시의 220 MWe급 PHWR가 설치되어 있다. Kaiga 원전 1호기는 2000년 상업운전을 시작한 바 있다. 지난 10월 이 원자로는 PHWR형 원자로 중 이전 최장 연속운전기록보다 하루 더 긴 895일로 경신한 바 있다. 이전 기록은 캐나다의 Pickering 원자력발전소의 7호기가 1994년에 수립한 894일 무정지 연속운전이었다.

PHWR과 AGR은 모두 원자로 정지없이 핵연료를 재장전할 수 있도록 설계되어 있다. 인도원자력공사(Nuclear Power Corporation of India Ltd.)는 자사가 소유한 원전 3기가 장기간 운전되고 있다고 밝혔다. 이들 원전은 세계기록 경신 후 여전히 운전을 지속하고 있는 Kaiga 1호기, Rajasthan 3호기 및 Rajasthan 5호기로 Rajasthan 3,5호기는 2년 이상 연속운전을 이어나가고 있다고 밝혔다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 연속운전,발전용 원자로,계획예방정비 2. continuous operation,nuclear power reactor,scheduled maintenance outage

미 Exelon사는 Illinois주에 있는 2기의 원자로로 구성된 Byron 원전에서 의료용 방사성동위원소인 몰리브덴-99(Mo-99, molybdenum-99)을 생산하는 계획을 원자력규제위원회(NRC) 측에 2016년 12월 5일 설명했다고 밝혔다. Exelon은 Byron 원전 또는 Illinois주에 있는 역시 2기의 원자로로 구성된 Braidwood 원전에서 Mo-99를 생산할 수 있도록 인허가 수정안을 제출할 계획을 NRC측에 설명한 것이다.

Exelon측은 NRC가 이 수정안을 내년 5월까지 승인해서 2017년 여름에는 소규모 시험생산이 시작될 수 있기를 희망하고 있다. Exelon측은 상업적인 규모의 생산이 가능한 시점에 대해서 밝히고 않았다. 이 생산계획은 역시 미 식품약품안전청(FDA, Food and Drug Administration)의 승인도 받아야 한다.

Mo-99은 매일 세계적으로 약 40,000회 정도 사용되는 방사성동위원소인 technetium-99m을 얻는데 사용된다. 전 세계에서 사용되는 technetium-99m의 60% 이상을 올 10월 말까지는 캐나다 Ontario 주의 Chalk River 시설에 있는 Canadian Nuclear Laboratories사의 NRU 원자로에서 생산했다. NRU 원자로가 정지되었고 technetium-99m의 반감기가 6시간에 불과해 재고를 만들어 놓기 힘들기 때문에 현재는 세계적으로 부족 현상을 겪고 있다. Exelon측은 Byron 원자로 노심에 molybdenum-98 넣어 운전하면서 중성자 조사에 의해 Mo-99를 생산할 계획이다. Mo-98은 핵연료 집합체 내의 노내 계측기관 위치에 삽입될 계획이다.

이 노내 핵계측기는 필요에 따라 노심 밖으로 이동할 수 있으므로 이 때 충분한 Mo-99가 생산된 경우 이를 회수해서 발전소로부터 약 70킬로미터 거리에 있는 NorthStar Medical Radioisotopes사의 관련 처리시설로 보내 technetium-99m을 최종적으로 얻게 된다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 몰리브덴-99, 테크니슘-99m 2. molybdenum-99, technetium-99m