정책자료 2017-10 중국핵과학기술발전보고서 2017. 9 중국핵학회 한중과학기술협력센터 편찬 번역
이보고서는한중과학기술협력센터업무에참고하기위해중국핵학회에서편찬 발행한 2014~2015 核科学技术学科发展报告 (2016 년 ) 의일부를요약정리한자료입니다. 이보고서에서는원자력외입자가속기, 핵의학, 핵농학, 방사성동위원소등의기술을통합하여 핵과학기술 이라는용어를사용하였습니다. 이보고서는내부자료입니다. 무단으로본보고서를복제, 인용하는것을금합니다.
제 1 장핵과학기술종합발전보고 1 제 2 장핵안전과학기술 51 제 3 장핵기술응용 115
제 1 장핵과학기술종합발전보고 1) 핵과학기술은 세기상반기에시작되었다 년대에중성자와핵분열을발견하면서핵무기의발전과원전의광범위한응용을촉진시켰고 원자핵과학기술분야를개척하였는데 여기에는핵물리 핵화학 방사화학 핵분열원자로공정기술 입자가속기 핵융합공정기술과플라즈마물리학 핵연료순환기술 방사물리기술 핵안전 방사방호기술 방사성폐기물처리기술 장치 핵시설해체 핵기술응용등이포함된다 핵과학기술은탄생한시각부터인류사회의생존및발전과긴밀하게연결되었다 핵과학기술은전략적첨단기술분야이자국가핵심이익과실력을구현하는지표이고 국민경제발전에특수한역할을한다 세기에진입하면서선행과학으로서의핵과학기술이왕성한활력을보였는데 세계각국이모두동분야 경비를지속적으로확대하였다 원자력에너지는일종의청정고효율적인에너지로서글로벌에너지구조에서장기간중요한역할을하였다 중국도국민경제가끊임없이성장함에따라핵과학기술이에너지 과학기술 의료및공업 농업등분야에서갈수록중요한역할을발휘하고있다 현재핵과학기술발전의특징은다음과같다 일본후쿠시마원전사고의경험과교훈을섭취한원전선진국들이원전의안전성 경제성과지속가능성을중심으로대량의핵기술 활동을추진하고있다 경수냉각로 실험고속로 고온가스냉각로등선진형핵분열원자로개발을 1) 중국핵학회에서 2007~2008 년중국핵과학기술발전보고서 (2009 년 ) 를최초로발표한데이 어 2014~2015 년핵과학기술발전보고서 (2016 년 ) 를두번째로발표함.
2 중국핵과학기술발전보고서 지속적으로강화하고있고 중소형원자로와원전을이용한비전력응용 이주목받고있으며 국제핵융합원자로 사업을계기로새로운 핵융합연구활동이활성화되고있다 핵연료순환기술분야에서원심 농축우라늄기술이큰진전을가졌고 레이저농축우라늄기술이상용화 단계로매진했으며 탄소섬유회전자초임계원심기 사고방지성연료소 자 금속연료 건식후처리및고준위폐기물지하처분장등분야 활동이아주활발하다 핵기술응용분야의경우 동위원소생산과응 용 핵의학 가속기 핵탐사 방사가공 핵안보 핵환경보호등산업의 규모가지속적으로확대되고있는데 미국의핵기술응용산업규모는이 미원전을초과하였다 핵과학기술대국에서핵기초분야연구를크게 중요시하고있는데 국가급종합연구기관에의뢰해핵물리 핵화학및 방사화학 가속기기술등이론과실험연구분야에서획기적인성과를배 출했고 핵안전과핵비상대응 방사방호와환경보호기술등분야에서도 큰성과를거두었다 중국도핵과학기술분야에서풍부한성과를거두었고 핵과학기술혁 신시스템이지속적으로보완되었으며 핵연료순환산업시스템이고도화 발전을실현하였다 가압경수로분야 국가중대과기전문프로젝트실시를통해 원전기술을도입하고흡수해서 세대원전브랜드 를독자적으로형성하였다 가장선진적인표준으로독자설계한 세대 원전기술 화룽 華龍 호 가국무원인허가를받아착공되었고 독자지 재권을형성한덕분에원전수출에성공하면서장비제조산업의해외진 출을견인하였다 중국이독자적으로 다용도모듈화소형원자 로에대한설계를시작해국제시장개척을위한기반을다졌다 고속로분야 년 월 일 중국실험고속로의전력망연 결을실현하였고 독자로개발한시범고속로원전공정의전기사업을이 미가동하였다 고온가스냉각로분야 국가과학기술중대전문프로젝트인산둥
제 1 장핵과학기술종합발전보고 3 스다오완 石島灣 만 급고온가스냉각로원전시범공정이 년 월에착공하고 년 월에원자로공장건물을완공하였으며 년 월에원자로압력용기를현장에운송해 차계통메인설비의 장착을시작하였다 핵연료순환기술분야 우라늄광탐사기술이대폭향상되어또 하나의초대형우라늄광광상을발견했고선진적인우라늄농축기술을개 발해산업화에성공함으로써우라늄농축기술의도약적인발전을실현하 였다 핵연료소자독자개발에성공해현재원자로현장검증단계에 있는데 이는중국이독자개발한 세대원전의 해외진출 에더욱유력 한보장여건을제공했다 또독자적으로설계한상업용원자로사용후핵 연료후처리중간실험공장의열실험에성공해현재중국최초의사용후 핵연료후처리공정을설계하고있는데 이는중국의핵연료폐쇄식순환 을위한중요한첫걸음이된다 핵기초연구분야 국가중점과기프로젝트에속하는 탠 덤형가속장치업그레이드공정의핵심실험설비인세계선진수준의양 자가속기를개발해최초의빔생성에성공하였다 이번에신축한 급양자가속기는글로벌최대긴축형대전류양자가속기로서 이제 텐덤형가속기업그레이드후핵과학기술 핵물리 핵소재 학 생명공학등기초연구와에너지 의료건강등분야핵기술응용연구 분야에광범위하게사용될수있을것이다 1. 원자력에너지기술 ( 차세대원자로형 ) 지난수년동안중국원자력사업은큰성과를얻었다 년 월기준중국내운영중인원자로수는 기 발전용량은 건설중원자로수는 기 발전용량은 로각각집계되었고 년까지운행중인원전설비발전용량을 로확대할예정이다 비록 년후쿠시마원전사고로인해중국의원전발전
4 중국핵과학기술발전보고서 이다소완화되었지만 중국의에너지지속가능한발전전략에서원전의전략적위상은변하지않았으며 향후핵안전을더욱중요시하는전제에서원전을적극적으로발전시킬예정이다 중국원자력기술의연구개발은 백화만발 百花齊放 시대에진입하였다 세대원전기술외고속로 고온가스냉각로 용융염원자로 초임계경수로등 세대원전과핵융합기술분야에서도큰성과를이룩해원전기술의발전을위한기반을다졌다 가. 가압수로기술분야세계선진수준 현재중국내운영중인원자로유형이다양하지만 가압수로위주이며 향후일정기간내에서도여전히가압수로를주요한원자로유형으로발전시킬예정이다 중국은지난 년간원전설계 건설및운영경험을토대로 등선진원전기술과후쿠시마원전사고경험을충분히참조해서독자지재권을형성한 화룽 호 세대원전기술을개발하였으며 그시범공정을이미착공하였다 화룽 호 는 능동 비능동 의안전설계이념을수립하고 노심 을설계하였는데 이는중국내현재운영중인원자로보다그발전효율을 향상시킬수있을뿐만아니라 노심내부출력밀도를낮추고원전안전성을향상시켰다 또이중격납용기를사용해상용대형비행기의충격에도견딜수있는능력을갖추었고 설계수명은 년이고노심연료교체기간은 개월이며발전소사용율은 이다 화룽 호 는모델노형개발에서시범로구축에이르는과정에안전선 선진성 성숙성및경제성등난제를해결하여안전지표와성능지표에서국제 세대원전기술요구를충족시켰다 화룽 호 해외수출전략은이미국가전략으로격승되어 일대일로 사업과함께국제시장에중점적으로진출시킬예정인데 이미파키스탄과아르헨티나등국가와협력협정을체결하였다
제 1 장핵과학기술종합발전보고 5 중국은미국의 사에서 기술을도입한후수년간소화하고흡수하여 의 차계통설계기술과핵심설비설계기술을확보함으로써현재 의자립화율이 에달했다 자주혁신과소화흡수 그리고해외원전경험을흡수한재혁신과정을거쳐최신안전표준을충족시켰고 특히후쿠시마원전사고후의관련요구에따라설계기준을초월한사고와외부사건에대한대처능력을전면적으로향상시켜 세대원자로를독자적으로개발하는데성공하여곧공정실시단계에진입할예정이다 년에세계최대단일용량의원자력발전기 타이산 臺山 호기원자력발전기 를구축하였다 타이산원전은중국최초 세계세번째로 세대원전기술을사용한대형상용원전이다 중국정부는모듈화소형원자로자주개발을적극적으로지원하고 모듈화소형원자로사업을 국가에너지과학기술 차 개년계획 에포함시켰다 중국은중허그룹 中核集團 의지원에의해모듈화소형원자로연구개발을추진하고있는데 현재설계방안을기본적으로완성하고시범공정을추진하고있으며 또한해외와공동으로부양식해상원전연구를추진하고있다 또한중광허그룹 中廣核集團 국가원전기술회사 國家核電技術公司 와칭화대학에서도모듈화소형원자로를개발하였다 나. 중국실험고속로 (CEFR) 전력망연결성공 중국실험고속로 프로젝트는 중국위주 자주혁신 원칙에따라전기 前期 핵심기술연구와일부국제협력을토대로설계 제조 설치및테스트등의사업을독자적으로추진하면서많은혁신성과를배출하였다 중국실험고속로프로젝트는지난 년간노력을거쳐 년 월에최초로임계발전을실현하고 년 월에전력망연결에성공하였다
6 중국핵과학기술발전보고서 동프로젝트를통해중국은고속중성자장치원자로의물리적특성과관련이론을확보하고 연료의설계와제조기술을연구하여어느정도의기술적기반을다졌으며 핵급소듐조제및분석등기술을전반적으로확보하였다 중국실험고속로프로젝트는 실험고속로 시범고속로 상용고속로 단계로드맵을구축하였다 열출력 전기출력 은중국고속중성자로발전의첫단계목표이다 다음단계에서는 규모중국시범고속로 을건설할예정이다 중국은중국실험고속로 공정의실천경험과해외기술방안을참조해서중국시범고속로 의총체적기술방안을확정하였으며 현재관련된핵심기술을집중적으로개발하고있다 다. 고온가스냉각로기술, 세계선진수준유지 중국은고온가스냉각로기술에대한연구를 년대부터시작하였으며 년에고온가스냉각로원전시범공정 이국가중대전문프로젝트로지정되었다 중앙정부의전폭적인지원과연구인력의협동혁신에힘입어현재중국의고온가스냉각로기술은세계선진수준을유지하고있으며 전세계적으로고온가스냉각로연구활동이가장활성화된국가이다 년 월 일 연료소자는이미네덜란드의고중성자속로 에서원자로내방사실험을완성하였는데 설계지표보다더욱우수한결과를보이면서현재전세계에서고온로연료소자의방사수준이가장우수한것으로평가되고있다 이는 의연료인허가에중요한기술적기반을제공하였다 최근중국에서구형연료소자중간실험생산라인개발에성공하였고 최초의상용생산라인이이미전면적으로구축되어 년 월에생산에투입될예정이다 대형헬륨가스실험회로를전면적으로구축하여세계최대규모의고온헬륨가스회로실험플랫폼을형성하였다 원자로압력용기제조기술분야에서도획기적인발전을이룩하였다 또대출력
제 1 장핵과학기술종합발전보고 7 전자석베어링헬륨순환기샘플분야에서도세계선진수준을견인하고있다 상용규모모듈식고온가스냉각로설계및건설기술을이미확보하였고 년에 급모듈식고온가스냉각로상용시범공정을추진하여 년에완공할예정이다 그밖에 시범공정을토대로 급모듈식고온가스로열 전기연동생산설비총체적방안에대한연구사업을가동하였는데 현재개념설계단계에있다 모듈식고온가스냉각로기술을토대로초고온가스냉각로기술에대한연구개발계획을수립하였다 라. 토륨용융염원자로 (TMSR) 전문프로젝트, 뚜렷한성과창 출 년에중국과학원에서 미래선진형핵분열에너지 전략적선도과기전문프로젝트를가동하여토륨용융염원자로 시스템을개발하기시작하였는데 최근수년간중요한성과를거두었다 현재 급고체연료용융염실험로와 급액체연료용윰염실험로의개념설계를완성하고 급고체연료용융염실험로의공정설계를진행하고있다 또한일부핵심설비의원리샘플기와개별설비의공정샘플기를개발해 급고체연료용융염실험로와 급액체연료용융염실험로의건설을위한기반을마련하였다 소재분야의경우 선진형고온내부식소재개발에성공하였고 제작한합금잉곳의종합성능은미국 수준에도달하였다 불소소금탈산소정화관련핵심기술을확보하고중간실험의규모화생산을실현하였다 리튬동위원소원심추출기술을발전시키고신형고효율리튬동위원소추출제를합성하였으며실험실규모의 동위원소원심추출분리실험에세계최초로성공하였다 연료처리분야에서온라인 오프라인결합및건식 습식상호보완의연료후처리개념을정립하고 불
8 중국핵과학기술발전보고서 소휘발및감압증발기술을이용해우라늄과매개체염을분리하였다 그밖에 전문프로젝트는원자력을이용한고온수소생산분야에서도성과를이룩하였으며 고온수소생산을위한대형종합성연구플랫폼을구축하였다 마. 미래선진형핵분열에너지시스템 (ADS) 연구개발, 공정실 시단계진입 중국과학원의전략적선도과기전문프로젝트인 미래선진형핵분열에너지 핵변환시스템 전략적선도과기전문프로젝트를가동한후초전도직선가속기 중금속파쇄타깃 준임계원자로및원자력소재등분야에서중요한단계적성과를거두었고 일부핵심기술은세계선도또는선진수준에도달하여 집적장치의공정실시기반을갖추었다 초전도직선양자가속기연구분야에서일부핵심기술을개발하고 커플러 전력소스 빔측정 제어등부대시설과고도안정성 양자소스샘플을개발하였다 개발한 가속기의빔출력 빔강도및운행안정성등성능지표는모두세계선진수준에이르렀다 개발한 초전도직선가속기원형샘플이이미 에너지량과 빔강도의연속파 양자빔을생성하였는데 그빔강도가기존의국제최고지표의연속파초전도직선가속기보다 배높다 중금속파쇄타깃연구분야의경우 고체타깃과액체금속타깃의장점을융합시킨신형유동성고체타깃개념을도입하여수십 급선속에견딜수있는파쇄타깃에가능성을제공하였다 새로운이 기술로드맵은국제동업계전문가들의추적연구를유발하였다 현재 슈퍼컴플랫폼을이용해유동식고체타깃의초보적설계를완성하였고 원리성실험에성공하였으며 동설계이념을토대
제 1 장핵과학기술종합발전보고 9 한원리샘플기를제작하고있다 준임계원자로연구분야에서는납 비스무트냉각로공정플랫폼과핵심설비연구개발에서큰성과를거두었다 소재 열수력및안전실험일체화특징의세계선진수준대형멀티기능액체납 비스무트종합실험플랫폼을이미구축하였으며 제로출력장비건설이현재진행중이다 또핵연료집합체및연료교체설비등핵심설비샘플기제작을완성하였다 완전한독자적인지재권을형성한원자력시스템구조용강재후보소재인 강재의연구개발에서단계적인성과를이룩하였는데 이미 급에이르렀으며 급야금테스트에서는그성능지표가주류원자력장치에서사용되는방사저항구조용소재보다우월하였다 바. 초임계경수냉각고속로 (SCWR) 의기초기술연구개발완성 중국은현재초임계경수냉각고속로 분야기초연구를완성하였다 연구개발계획에따라향후연구개발의두번째단계에진입할예정이다 즉핵심기술을집중적으로개발하고 초임계경수냉각고속로의설계기술과설계방안을전면적으로구축하며 공정실험로설계연구를완성할계획이다 원자로외부실험 소재최적화및공정응용 연료소자방사실험장치설계등핵심기술을집중적으로개발하고격납용기와원자로내부구조소재의방사연구를추진해공정설계와공정실험로설계및건설을위한기반을마련할예정이다 사. 핵융합연구, 국가전략적계획중심으로지속추진 핵융합분야에서는세계선행기술과국가전략적에너지수요를지향 하고국가핵융합에너지연구발전전략계획에따라지속적으로연구를 추진할예정이다
10 중국핵과학기술발전보고서 자기가둠핵융합 분야의경우 중국은 국제핵융합프로젝트에적극적으로참여해핵융합플라즈마물리 연소플라즈마물리등연구를심층적으로추진하고 국제교류와협력을광범위하게추진할예정이다 이를토대로핵융합시범로설계와연구개발을독자적으로추진하고 궁극적으로핵융합시범로를건설해서핵융합에너지의상용화이용을실현할예정이다 선광 神光 레이저장치의건설및투입은중국의관성자기가둠핵융합연구사업이새로운단계에진입하였음을뜻한다 향후관성자기가둠핵융합로열핵연료점화를목표로이론 실천 진단및구동장치등을집중적으로연구하고 선광 神光 레이저장치와기타장치를충분히이용해방사운송 방사유체역학 고압상태방정등고에너지물리연구와실험실천체물리 레이저핵물리등기초과학분야탐색성선행연구를중점적으로추진할예정이다 아. 하이브리드원자로 (Z-FFR) 실험연구로연구개발과건설 추진 하이브리드원자로 개념에대한연구가현재순조롭게추진중인데 그과학적타당을입증한후이를토대로 총체적방안과기술로드맵에대한설계완성 그기술지표시스템이예정요구를충족시킴으로써 실험연구로의설계및연구개발을위한과학기술적기반을마련하였다 향후 실험연구로의연구개발과건설사업을단계별로추진할예정인데 실험연구로에관계되는중대한물리 기술 소재및공정문제를체계적으로연구 개발 검증해 공정화응용을위한세트기술을점진적으로형성함으로써핵융합에너지기술의상용화를촉진할예정이다