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日 中部電․名古屋大, 원자로 격납용기 투과연구에 ‘맞손’
우주선 뮤온 이용한 ‘필름 해독-해석’ 정밀화 길 열어
2017년 03월 20일 (월) 박영식 elenews@chol.com

일본 중부(中部)전력과 나고야(名古屋)대학이 공동으로 우주선을 이용한 원자로 격납용기의 투과연구를 본격적으로 연구하기 시작했다.

폐지조치 중인 하마오카(浜岡)원자력발전소 2호기에서 추진된 것으로 건물 내에 설치된 우주선 ‘뮤온(muon)’을 확인할 수 있는 원자핵 건판을 2월에 철거하여 관측 작업을 종료했다.

현재는 나고야대학 내에서 건판내부에서 고감도 필름을 추출해 해석 작업을 진행하고 있다.

뮤온 투과량 차이를 비파괴검사를 통해 격납 용기 내부의 공간, 압력용기 등의 구조를 가시화할 수 있다면 동경전력 후쿠시마 제1원자력발전소 폐로에도 활용할 수 있다.

연구에 참여한 나고야대학의 모리시마(森島)특임교수는 “실용화를 위해서는 관측 및 해석의 정확도가 필요하다”면서 과제 수행의 의의를 설명했다.

이 연구는 뮤온 물질에서 빠져나오는 높은 투과력, 모든 방향에서 항상 지상으로 내려 쏟아지는 점을 활용하고 있다. 원자로 건물 내에 설치한 고감도 필름을 이용해 X선 사진과 같은 구조 현상을 보이며 해석으로 투과한 뮤온의 양을 파악하고 이를 가시화한다.

뮤온을 관측해 투과하는 연구는 다른 곳에서도 이루어졌지만 원자핵 건판을 이용하는 방법은 전원이 불필요해 경량, 소형이라는 점이 특징이다.

이 연구에는 하마오카 2호기에 원자핵 건판을 장착해 관측 기간에 변화를 주면서 총 14세트의 필름을 채집했다.

해석작업 전에 필요한 현상작업은 이미 종료했고 현재는 현상한 필름을 나고야대학이 독자 개발한 뮤온 해독기계를 활용해 해석작업을 하고 있다. 해독기계에는 초정밀도의 현미경 및 72개의 센서가 조합돼 필름 1장 당 1시간 정도로 해독이 진행되고 있다.

필름은 두께 50㎛을 16층으로 세분화하고 뮤온의 비산 흔적을 각 층에서 취합한다. 센서의 가동을 지지하는 것은 총 36대의 컴퓨터로 고속 처리된 화상이 화면위에 표시된다.

필름에는 뮤온만이 아닌 감마선도 영상 검출되고 있기 때문에 해석시에는 뮤온만을 추출한 화상을 형성해서 비산되는 방향 및 양을 확인하며, 수집한 데이터를 기반으로 격납용기 내를 가시화할 수 있게 된다.

이번 과제는 정밀도 측면에서 2015년도에 관측한 결과에는 격납용기 내의 공간과 구조물의 경계가 불분명한 상황이었다.

이번 연구에는 선명한 화상을 유도할 수 있는 방법이 초점인데 빠르면 이달 중으로 해독 작업을 완료하고 해석 과정을 거칠 것으로 보이는데 약 3개월 정도를 예정하고 있다. 해석결과는 사전에 작성한 모델 결과와 비교해 그 정확도를 측정한다.

이번 연구 성과는 28일에 도카이(東海)대학에서 개최될 원자력학회에서 중간보고로 발표되며, 해석작업 종료후에는 성과를 정리한 보고를 할 예정이다.

모리시마 교수는 “후쿠시마 제1원자력발전소 지하에 필름을 설치할 수 있어도 감마선이 많이 이동하는 등 아직 보이지 않는 과제가 많다”고 지적하면서도 “우선은 정확하게 가시화할 수 있는지가 무엇보다 중요하다. 정확도가 높으면 폐로 내부를 볼 수 있는 것만이 아닌 폐지 조치를 포함한 기타 현지에도 활용할 수 있을 것으로 생각한다”고 가능성을 내 비쳤다.
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