이석원 기자
지난해 12월 6일 상업 운전을 시작한 중국 산동성에 위치한 스다오완(島石灣) 원자력발전소(石岛湾核电站)는 상업 운전을 시작한 세계 첫 4세대 원자로가 됐다. 2012년 착공해 2021년 가동을 개시한 이 발전소는 2023년 12월 6일 상업 운전을 시작하며 세계에서 처음으로 상업 운전을 실시한 4세대 원자력 발전소에 이름을 올렸다.
기존 원자력 발전소는 핵분열 반응을 일으켜 에너지를 발생시키기 위해 연료봉이라고 부르는 핵연료를 원자로에 투입해왔다. 반면 이 발전소에선 핵연료에 직경 6cm짜리 구체를 이용한다. 이 구체 내부에는 직경 1mm짜리 코팅된 핵연료 물질이 1만 2,000개 포함되어 있으며 이들을 4층 세라믹이 둘러싸고 있다.
각 구체는 1개당 1.5톤 석탄에 필적하는 에너지를 축적하고 있다. 핵연료 물질을 둘러싸는 세라믹은 높은 온도에도 견딜 수 있으며 어떤 작업 조건 하에서도 이 연료봉 자체 온도는 세라믹이 견딜 수 있는 온도를 넘지 않는다. 다시 말해 세라믹 가공으로 방사성 물질이 누출되기 어려운 설계가 되어 있다는 것이다.
또 이곳에선 이 구체 연료를 원자로 1기당 43만 개 사용해 연료 보급을 위해 원자로를 일시적으로 정지하는 순서가 생략되어 상시 운전이 가능하다. 그 뿐 아니라 HTGR(High Temperature Gas Cooled Reactor)이라는 구조를 도입하고 있다. 기존 원자로는 물을 이용해 냉각을 해왔다. 한편 HTGR은 물 대신 불활성 가스인 헬륨을 이용해 냉각을 실시한다. 가스에 의한 냉각을 실시해 수증기 폭발이 발생하기 어려워지는 등 기존 경수로 단점을 대부분을 개선하는 게 가능하다. 또 더 안전성 향상을 위해 패시브 잔류 열 제거 시스템도 도입하고 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.
이원영 기자
