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─ 하나로 원자로 가동시작 (1995)

분야별 주제 및 주요내용 및 소개 테이블
주제유형 사업
  • 집필 내용은 국가기록원의 공식입장과 다를 수 있습니다.

근거

「원자로시설등의기술기준에관한규칙」

배경

한국에서는 1962년 미국 GA로부터 TRIGA Mark-II를 도입하였으나 그 이용에 한계가 있어 1968년 자체 기술로 출력을 100kWt에서 250kWt로 증강하였다. 1972년에는방사성동위원소 수요증가와 기초 및 응용연구에 필요한 고 중성자속 요구를 충족시킬 수 있는 새로운 MWt급 연구용 원자로 건조의 필요성이 제기되어 도입키로 한 TRIGA Mark-III가 1972년에 준공되었다. 1977년부터는 열출력이 40MWt급인 재료시험로를 자력으로 설계·건조함으로써 제4차 경제개발 5개년 계획이 완료되는 1980년 원자력발전에 대비하기 위한 것이었다.

 
원자력기술의 자립을 위해서는 필히 보유해야 할 연구시설들에 대해 IAEA의 권고사항에 의하면 핵연료 및 원자로계통의 국산화를 이루려는 나라는 대형 연구로와 노심조사 loop 등의 기본 연구개발 시설의 설치가 절대적으로 필요하였다.

내용

가. 연구로 건설 타당성 조사
한국에서는 핵연료 성능시험 및 노재료 개발, 기초·응용연구, 방사성동위원소 및 규소반도체 생산 등의 연구를 본격적으로 수행하기 위해서는 대형 연구로가 필요하고 1990년대 말에는 TRIGA Mark-II·III 연구로도 폐쇄될 것이기 때문에 앞으로 건설될 연구로는 기초연구와 재료시험 등에 쓰일 수 있는 다목적용이어야 했다. 


국내 기술현황 평가로는 당시의 설계기술은 원자로 건물구조 설계, 수처리 및 폐기물처리계통 설계, 부지평가 및 설계 등은 약 70%가 가능하였으나 계통제어 및 계측설계는 25%로 낮아 기본설계와 안전해석분야가 거의 국내에서 수행할 수 없는 것으로 나타났다. 따라서 연구로 건설사업은 기본 설계단계에서는 외국기술자문 또는 공동설계로 추진하는 것이 바람직한 것으로 평가되었다.



나. 연구로 평가 및 노형선정
열 및 중성자 속이 발전로보다 수배에서 10배 정도가 되어야만 핵연료 또는 노재료 개발에 이용될 수 있다. 또한 연구로의 핵연료도 핵확산 금지정책에 의하여 결정된 20% 이하로 농축한 것으로 하였다. 동시에 여러 가지 실험을 수행하는 경우 이를 위하여 노심이 보유해야 할 반응도의 온도계수가 부의 값을 갖도록 하는 것은 물론 계통구서에 있어서도 능동적 시스템보다는 가능한 수동적 시스템 개념을 적용하고 고유안전성 개념을 살려 어떠한 사고에도 안전하도록 고려하였다. 


특히 노심 구조, 중성자 분포, 핵연료주기, 노심 및 주위의 조사공 등을 자세히 분석하여 새 연구로의 설계개념을 정립하였으며 이름은 한국다목적연구로(Korea Multi-purpose Research Reactor: KMRR)로 하였다.



다. 건설 및 기자재 구매
하나로 건설공사는 4차로 나누어 발주하였다. 1차 공사는 굴착공사 및 원자로 콘크리트 구조체를 포함한 건물골조공사(1988. 10. 31 - 1990. 10. 20)이며 2차 공사는 건축마감공사, 전기 및 설비공사의 일부와 공기조화계통용 굴뚝공사(1991. 5. 8 - 1992. 11. 7), 그리고 3차 공사는 2차 공사 중 예산부족으로 발주가 지연되었던 건축공사 일부와 기계, 배관공사 및 원자로건물의 공기조화계통공사(1991. 5. 8 - 1992. 11. 7), 4차 공사는 원자로 beam port 고밀도 콘크리트 공사, 기계, 전기기기 설치공사 (1992. 5. 29 - 1994. 11. 30)로 분류하여 공사를 진행하였다. 


기자재구매는 분야별로 분류한 후 단일계통의 관련 기자재를 취합하거나 동종의 기기들을 취합, 패키지화하여 구매하였다. 각 패키지는 구매선을 기준으로 국내, 국외 및 차관분으로 구분하여 발주, 제작하였고 차관분을 제외하고는 모두 경쟁입찰 방식에 의하여 구매하였다. 국내 발주에 있어서는 국내 제작이 가능한 지자재로서 품질요건을 충족시킬 수 있는 업체를 조사하여 연구소가 적극적으로 지원함으로써 국내 제작이 가능하도록 유도하였다. 


국외발주는 1차 냉각펌프, 1차 냉각열교환기, 중성자계측계통, 반사체냉각펌프 등 15개 패키지가 포함되었다. 차관분으로 AECL과 계약된 원자로 본체와 반응도 제어장치의 제작에 있어서는 설계 및 제작사의 기술문제로 납품기일을 지키지 못했다. 반응도 제어장치는 재설계 시제품에 대한 성능시험을 거쳐 1993년 7월 현장에 도착하였고 제어봉 구동장치는 그해 12월 말까지 설치완료하여 1994년 4-5월에 원자로 제어전산기와 함께 종합성능시험을 수행하였다.



라. 시운전, 준공 그리고 장시간운전
건설 인수시험은 1993년 7월 전기계통의 6.6 kV고압배전반 시험을 시작으로 수행하여 1994년 9월에 마쳤다. 계통별 기능시험은 multi-loop controller의 기능시험을 시작으로 1993년 8월에 시작하여 1994년 말까지 수행하였다. 1994년 1월 30일에 처음으로 원자로 수조를 충수하였으나 누수가 발견되어 이를 보수하고 그해 5월에 재 충수하였다. 곧이어 원자로제어구동계통, 중성자계측계통, 원자로정지봉 구동장치, 원자로보호계통, 원자로제어계통, 1차 냉각계통, 반사체계통 등의 기능시험이 이어졌다. 


1994년 7-8월에는 노심의 수력학적 특성시험을 수행하였는데 모의핵연료를 노심에 장전하여 1차 냉각계통의 유량, 압력분포, 노심의 채널별 유량분포 등을 측정하고 1994년 9-10월에는 노심 냉각재의 침니 내에서의 억제여부 시험을 수행하였다. 그리고 1994년 12월까지는 1차 냉각계통의 배관진동시험을 완료하였다. 1994년 12월에는 최종시험항목인 원자로 건물의 confinement 기능을 시험하는 누설측정시험이 수행되어 1995년 1월 14일까지 마무리함으로써 총 37건의 기능시험을 완료하였다. 


1995년 2월 2일부터 핵연료 장전을 시작하고 2월 8일에는 역사적인 첫 임계에 도달하였다. 영출력시험에 이어 출력상승시험이 1995년 10월부터 자연대류냉각운전시험을 필두로 시작하였다. 1995년 11월 10일부터는 출력을 단계적으로 올리면서 각 출력에서의 전달함수, 출력결손, Xe효과, 열 제거능력 등을 측정하고 몇 가지 출력조선에서의 전원상실시험이 1995년 12월까지 완료되었으며 이어서 운전특성시험에 들어갔는데 설계치와 일치하였다.

참고자료

한국원자력연구소,《하나로사업 종합보고서》 한국원자력연구소, 1997

한국원자력연구소,《한국원자력연구소40년사》 한국원자력연구소, 2001

집필자

문만용(서울대학교 강사, 과학사)

최초 주제 집필

2007. 12. 01

최초 주제 수정

2014. 02. 20