한전원자력연료(주), 한국표준형 개량핵연료 "PLUS 7" 개발 완료

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- 핵연료주기비용 연간 80억원 절감 기대 -

과학기술부

과학기술부는 한전원자력연료주식회사(사장  김덕지)가 국가원자력연구

개발사업의 지원으로 3년('99-2002)간의 연구 수행을 통해  한국표준형

개량핵연료를 국내에서 개발하여  원전의 안전성, 경제성  및 신뢰성

향상에 크게 기여할 것으로 평가된다고 발표하였다

한전원자력연료주식회사 주관으로 미국  웨스팅하우스사와 공동으로

개발한 한국표준형 개량핵연료는, 획기적인 설계개선을  통하여 기존핵

연료에 비해 7가지 성능이 향상되었으며 이러한 7가지  성능 향상을

상징하여 프러스세븐(PLUS7)으로 명명되었다.

PLUS7 핵연료의 장점은, ①기존연료 대비 12.8% 이상의 열적 성능,

②55,000 MWD/MTU 이상의 고연소 성능,  ③고출력/고연소 운전에

따른 경제성, ④내진 성능,  ⑤내마모 성능, ⑥이물질  다중방호에 의한

연료 신뢰성, ⑦연료 생산성 등의 향상으로 요약된다.

동 개량핵연료를 한국표준형 원전 8기(가동중 5기,  건설중 3기)에

사용하여 연간 80억원의 핵연료 주기비용을 절감할 수 있을 뿐 아니라

발전소가 5% 출력증강을  하는 경우에 연간  1,600억원 이상의 추가  이득을

거둘 수 있을 것으로 기대된다.

원자력연료 설계 제조 및  연료수리 전문회사인 한전원자력연료주식

회사(사장 김덕지)는 그 동안 역점사업의 하나로 추진하던  한국표준형

개량핵연료를 성공리에 개발 완료하여, 2002년 12월부터 시범집합체

4다발이 울진 3호기 5주기에 장전될 계획이라고 밝혔다.

또한, 현재 국내  원전에 공급되고  있는 기존  핵연료는 해외로부터

기술 도입된 연료로써 수출시  기술료 지급 등과  같은 제약 사항이

있었으나, PLUS7의 경우  실시권 및 독점적  소유권을 보유하였을  뿐

아니라 개발 단계에서부터 핵심부품을 모두  국내에서 제조함으로서

독자적인 부품 및 연료  제조 공정 기술도  확보하여 웨스팅하우스 등

해외선진사와 대등한 핵연료  기술 경쟁력을  확보하는 성과를  이룩한

것으로 평가되고 있다.

현재 한전원자력연료(주)는  한국표준형 원전과   동일한 핵연료를

사용하고 있는 미국 Palo Verde  원전 등에 PLUS7의 시범 장전  등을

포함한 여러 가지  사용방안을 협의하고  있다. 이는 우리  기술진의

주도하에 개발된 개량핵연료를  원자력 종주국인  미국에 역수출할 수

있는 계기를 마련한 것으로 평가된다.

<> 한국표준형 개량핵연료(PLUS7) 개발 요약

ｏ 과학기술부 원자력 중장기 연구개발 계획사업으로 추진

ｏ 개발기간 : 1999. 4. ~ 2002. 3. (3년)

ｏ 개발비용 : 약 180억원 (정부출연 87억원, 자체부담 93억원)

ｏ 투입인력 : 40 Man-Year/년

<> 기존연료 대비 개량연료 성능 비교

ｏ 고연소 성능 향상 : 43,000 (기존연료)   55,000 MWD/MTU (개량연료)

ｏ 열적 성능 향상(고 출력) : 기존연료 대비 12.8% 이상 향상

ｏ 경제성 향상 : 연료봉 직경 최적화 및 Axial Blanket 사용

ｏ 내진성능 향상 : 지지격자 기계적 강도 향상(4,900 lb이상)

ｏ 연료봉 마모저지 성능 향상 : 면접촉 스프링 및 딤플 설계

ｏ 이물질 여과 성능 향상 : 다중 이물질 여과장치 설계

ｏ 연료 생산성 향상 : 부품/재질/제조공정의 표준화

<> 기 대 효 과

ｏ 독점적 소유권 확보로 비제한적 해외수출 기반 구축

- 미국 CE16x16형 원전 등에 부품, 골격체 및 핵연료 수출기반 구축

ｏ 고연소 운전으로 핵연료 주기비 절감

- 원전 1기 1주기(18개월)당 약 15억원 절감(8개호기 연간 80억원 절감)

ｏ 확보된 열적 성능을 안전성 검증후 원전 출력증강에 활용 가능성

- 5% 출력증강시 1기당 약 200억원 이득(8개호기 연간 1,600억원 이득)

ｏ 이물질 및 연료봉 마모에 의한 연료 손상 방지로 무결함 연료 지향

<> 향후 추진계획

ｏ 시범집합체 4다발을 울진 3호기 5주기에 장전 연소: 2002. 12.

ｏ 개량핵연료 상용공급 : 2006년 공급분부터

<참 고> 개량핵연료 설계 개선사항 요약

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기존핵연료              개량핵연료                기대효과

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연료봉

- 피복관 재질 : Zry-4   - 피복관 재질 : 신합금   - 고연소 성능 확보

- 연료봉직경 : 9.7mm    - 연료봉직경 : 9.5mm     - 중성자 경제성제고

중간지지격자

- 혼합날개 없음         - 혼합날개 부착          - 열적성능 향상

- 곡선형 지지격자판     - 직선형 지지격자판      - 내진성능 향상

- 점접촉 스프링         - 면접촉 스프링          - 연료봉 마모 저지

상하단지지격자

- 곡선형 지지격자판     - 직선형 지지격자판      - 내진성능 향상

상단고정체

- 해체 재조립 가능       - 해체 재조립 가능       - 해체 재조립 시간

- 분리형 : 부품대체      - 일체형 : 부품 대체       단축

필요              불필요

하단고정체

- 대구경 유로            - 소구경/소슬롯 유로     - 이물질여과성능

향상

지지격자와안내관 연결

- TIG 용접               - Spot 용접              - 용접강도 향상

- 생산성 향상

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