원자력연, 내달 ‘철 이온빔 조사 서비스’ 시작

(대전ㆍ충남=뉴스1) 양상인 기자 = 한국원자력연구원은 오는 3월부터 원자력 및 핵융합 재료 연구를 위한 철 이온빔 조사 서비스를 시작한다고 19일 밝혔다.

원자로와 핵융합로에서 방출되는 고에너지 중성자가 부품에 일으키는 손상 정도를 평가하기 위해 중성자 발생장치 등이 사용되지만 중성자를 직접 조사하는 시험은 시간이 오래 걸리고 큰 비용이 드는 등 한계가 있었다.

철 이온빔 조사는 고온에서 원자를 기체화한 뒤 전기장을 이용해 생성된 이온을 가속해 재료에 조사하는 방식으로 원자로 등에서 방출되는 중성자 조사 손상과 유사한 결과를 얻을 수 있다.

연구원은 2019년 중이온 빔 조사시설을 구축한 이후 2022년부터 아르곤(Ar), 헬륨(He) 등의 중이온 빔 조사 서비스를 제공해 왔다.

철 이온빔 조사는 가동 중 원전 차세대 원자로 및 핵융합로에서 널리 사용되는 철강 재료의 손상을 보다 정밀하게 평가할 수 있다.

철 이온을 활용하면 불필요한 물리·화학적 반응 없이 순수한 중성자 조사 손상 평가가 가능하지만 철을 기체화해 이온을 추출하는 과정이 어려워 관련 기술 확보가 쉽지 않았다.

연구원은 고체 상태의 철 화합물을 기체 상태로 이온화한 뒤 전자기장으로 원하는 이온만 선별, 철 이온을 초당 1000억 개 추출하는 데 성공했다.

또 가속된 철 이온의 에너지와 재료 손상도를 분석해 경수형 원자로가 전 주기 운전했을 때 발생하는 손상 수준을 하루 만에 재현할 수 있음을 확인했다.

다른 중성자조사시설과 비교할 때 국내 최고 수준이라고 연구원은 설명했다.

이동원 핵물리응용연구부장은 “이번 연구를 통해 국내 연구자들이 해외 시설에 의존하지 않고 자체적으로 연구를 수행할 수 있게 됐다”며 “니켈 등 고난도 이온원 추가 구축과 고온 시험 환경 확보를 통해 세계적 수준의 이온빔 조사 서비스를 제공하겠다”고 밝혔다.

ysaint8609@news1.kr