미국 에너지부(Department of Energy)의 오크리지 국립연구소(Oak Ridge National Laboratory, ORNL)는 현재의 원자로 개선과 새로운 원자로 설계를 위한 상업적 원자력 기술의 발전에 초점을 맞춘 6 개의 새로운 프로젝트에 대해 업계와 협력하고 있다.

DOE는 이러한 업계 주도 프로젝트를 지원해 각 회사가 ORNL의 핵 전문가 및 시설에 접근 할 수 있도록 한다. ORNL 관련 프로젝트에 대한 총 자금은 약 950 만 달러(107억 원) 규모다. 프로젝트간 추가 비용 분담 시 총 가치는 약 1,200만 달러(149억원)에 달한다.

ORNL 부설연구소 책임자 엘런 아이스아워(Alan Icenhour)는 “우리는 업계에서 가장 까다로운 문제에 대한 답을 얻을 수 있는 기회를 가지게 되어 기쁘게 생각한다. 다양한 업무가 모델링 및 시뮬레이션, 재료, 보안, 융합 및 분열에 있어서 우리의 세계적인 핵 전문 지식을 활용할 것”이라고 말했다.

엘런은 “국가 연구기관으로 우리는 원자력에 대한 유망한 미래를 보장하는 일환으로 산업계와 파트너가 되기를 원한다. 이 기금은 우리가 그 협력을 계속해서 성장시킬 수 있게 해줄 것”이라고 덧붙였다.

경수로의 고급 시뮬레이션을 위한 컨소시엄은 ‘Westinghouse AP1000’ 가압 수형 원자로와 같은 다양한 원자로의 모델링 및 시뮬레이션을 위해 VERA (Virtual Environment for Reactor Applications) 소프트웨어를 사용한다.

ORNL은 에너지 부의 최근 자금 지원을 통해 엑셀론 발전(Exelon Generation)과 협력해 VERA 소프트웨어의 기능을 향상시켜 원자로 성능을 더 잘 예측할 수 있게 했다.

이 프로젝트 중 두 개는 DOE 원자력 에너지국(DOE Office of Nuclear Energy, DOE-NE) 프로그램을 통해 지원된다.

첨단 원자력 기술 개발

Exelon Generation 및 ORNL은 현재의 원자로 운영 및 고급 원자로 개발을 향상시킬 수있는 끓는 물 원자로의 개선 된 모델링 및 시뮬레이션 기술을 추구한다.

경수로의 고급 시뮬레이션을 위한 ORNL 기반 컨소시엄을 활용하여 파트너쉽은 주로 가압 경수로를 시뮬레이션하고 관련 시뮬레이션에 사용할 수 있도록 현재 모델링 도구를 사용한다. 아이다호 국립 연구소와 여러 대학이 이 프로젝트를 지원할 것이다.

ORNL은 태평양 북서부 국립연구소(Pacific Northwest National Laboratory) 등과 협력해 원자력 발전소 케이블 및 케이블 단열재의 노화 관련 노후화를 테스트하는 기준을 개발할 예정이다

DOE-NE의 핵 기술 혁신 가속화를 위한 게이트웨이 프로젝트는 ORNL을 파트너 시설로 포함하는 4 개의 프로젝트에 자금을 지원한다.

엑셀론(Exelon)은 ORNL과 협력해 플라즈마 분리 공정을 사용, gadolinium-157의 농축을 위한 타당성 조사를 수행한다. 현 원자로의 연료 설계에서 풍부한 가돌리늄을 사용함으로써 원자력 발전소는 미국에서 연 1억 달러(11.3억원) 이상의 연료 비용을 잠재적으로 줄일 수 있다. 플라즈마 및 핵융합 과학 분야의 선두 주자 ORNL은 현대 기술로 인해 공정을 경제적으로 실현할 수 있는지 판단하기 위해 Exelon을 지원할 예정이다.

ORNL은 통합 핵 하이브리드 에너지 시스템의 설계 및 분석에 대해 이스트만(Eastman), INL과 협력하게 된다. ORNL의 고급 원자로 기술에 대한 광범위한 전문 지식은 이스트만의 장기 에너지 전략에서 가능한 에너지 원으로 원자력 기반 시스템의 운영 성능, 비용 및 신뢰성을 분석한다.

넥스 디펜스(NexDefense, Inc.)는 ORNL과 협력해 원자로에서 사용하는 사이버 보안 소프트웨어를 분석할 예정이다. 이 프로젝트는 소프트웨어의 이점을 자세히 설명하고 원자로 운영 체제의 잠재적 사이버 취약점을 분석한다.

웨스팅 하우스 일렉트릭 컴퍼니(Westinghouse Electric Company)와 ORNL은 납 냉간 고속 반응기 적용을 위한 알루미나 형성 스테인리스 강을 개발하고 평가할 예정이다. 원자로의 다양한 부분에 대해 이러한 재료를 최적화 할 때, 프로젝트 팀은 고온 납 호환성의 주요 장벽을 극복하고자 한다. ORNL은 액체 금속 호환성을 조사하고 극한 환경에서 알루미나 형성 합금을 개발하는 광범위한 역사를 가지고 있다.

ORNL의 과학자와 업계 파트너가 각 프로젝트의 리드 역할을 한다. ORNL 수석 감독관 겸 경수로 지속 가능 프로그램 기술통합사무국 부국장 메디 에스게리(Mehdi Asgari)는 “원자로에 대한 이러한 고급 모델링 및 시뮬레이션 기술의 개발은 경수로의 운영 성능, 효율성 및 안전성을 향상시킬 것”이라고 말했다.

DOE는 혁신적인 핵 발전 기술을 개발하는 민간 파트너십을 지원하기 위해 총 1 억 달러를 2018년에 제공했다.

*참고 : ORNL