한빛5호기 원자로 상부를 덮는 헤드 관통관 주변에 균열이 있는 것으로 확인됐다. 지난 5월6일 한빛원자력본부(=한빛본부)에 따르면, 원자로헤드 관통관(49번) 용접부위에서 발견된 흰색 이물질은, 원자로 내부에 있는 냉각재 성분들이 균열을 통해 원자로 밖으로 누출된 것으로 밝혀졌다.
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(압력밥솥에 비유하자면, 일종의 뚜껑역할을 하는 원자로헤드는 두께 177밀리미터의 탄소강 재질이다. 헤드에는 ‘제어봉 안내관’ 81개(예비 8개), ‘열전대(=온도측정) 안내관’ 2개, 배기관 1개 등 관통관 84개가 용접돼, 원자로 내부와 연결돼 있다.)

제13차 계획예방정비(4월10일~8월25일) 중인 한빛5호기 원자로헤드 관통관 용접부위에서, 지난 4월22일 발견한 흰색 이물질 성분을 분석한 결과 붕산(붕소) 등이 포함돼 있는 것으로 검사결과가 나왔다. 약 2.1그램의 흰색 이물질에는 냉각재(경수)에 들어있는 붕산(붕소)와 리튬 등이 포함됐으며, 방사성핵종으로는 코발트 성분이 들어가 있었다.

1차 냉각재(경수)는 원자로를 통과하는데, 핵반응 제어를 위한 중성자 흡수재로서 붕산이 주입되며, 산성인 붕산을 중성화하기 위해 수산화 리튬을 첨가한다. 코발트는 냉각 배관의 세척과정에서 발생한다고 한다. 이는 흰색 이물질이 원자로 외부에서 침착된 것이 아니라, 원자로 내부에서 새어나와, 수분이 증발해 고체화된 ‘붕산 석출물’이란 기존 예상과 같다. 특히, 원자로 내부 냉각재가 외부 표면까지 새어나온 것은 부식에 취약한 재질로 용접한 부위에 균열이 발생했기 때문이다.

한빛본부는 지난 4월28일 민간환경안전감시센터(영광읍)에서 열린 제64차 민간환경안전감시위원회 회의에서, 한빛5호기 원자로 내부를 비파괴검사(액체침투탐상검사)한 결과, 관통부 3곳에서 결함(미세균열) 의심부위를 발견했다고 보고한 바 있다.

한빛본부는 지난 6월19일 보도자료를 통해, “용접부 84곳 가운데 보강조치가 필요한 35곳을 확인했으며, 이는 고온·고압에서 부식·균열에 취약한 인코넬600 재질로 용접했기 때문이며, 그간 매 계획예방정비 시 검사를 강화해 추적 관리했던 부분”이라고 밝혔다. 또한 한빛본부는 “인코넬600 재료가 사용된 설비 보강을 위해 순차적으로 예방정비를 수행하고 있으며, 한빛5호기의 원자로 상부헤드 관통관 용접부 84곳은 이번 계획예방정비 기간에 인코넬600의 단점을 보완한 재질인 인코넬690 재질로 표면을 덧씌워 용접하는 방식으로 정비를 수행할 예정이었다”고 전했다.

인코넬600 대신에, 크롬 함량을 강화한 인코넬690이 개발된 이후에는, 핵발전소에서는 인코넬690이 인코넬600을 대체하고 있다. 그런데, 한빛5호기의 경우, 원자로헤드 관통관은 인코넬690을 사용했지만, 용접에는 인코넬600을 사용하면서 부식·균열을 자초한 것이다.

한빛본부에 따르면, “원자로헤드를 통째로 교체한 한빛3·4호기의 경우 관통관 자체가 인코넬600으로 제조됐으며, 최대 1.18×5.38센티미터의 균열이 발생했기 때문에, 이번 한빛5호기 용접부 균열과는 상황의 심각성이 다르다”며, “인코넬690 재질로 표면을 덧씌워 용접하는 정비기술은, 인코넬600 부위의 결함 발생 가능성을 예방하거나 보수할 수 있는 정비방법으로, 미국의 비버밸리 2호기, 브레이드우드 1호기 등 국내외 다수의 원전에 이미 적용해 검증된 기술”이라면서, “한빛5호기는 이번 계획예방정비 기간 중 보강 필요성이 확인된 35곳을 포함한 84곳 전체를 해당 기술로 정비해 안전성과 설비신뢰도를 확보할 예정”이라고 밝혔다.