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[투데이에너지 장재진 기자] ITER의 삼중수소 저장·공급시스템(SDS)은 핵융합 연료주기에서 삼중수소와 중수소를 안전하게 저장·공급하는 핵심 설비로 설계됐다.

SDS는 연료 순환의 출발점이자 종착점 역할을 하며, 회수·정제된 연료를 저장하고 필요 시 토카막 등 연료공급 계통에 공급한다.

주요 기능으로는 연료의 저장·공급, 재고량 관리, 삼중수소 붕괴로 생성되는 헬륨-3 포집, 그리고 비활성 공정가스의 분배·공급이 포함된다.

안전성 확보를 위해 SDS는 삼중수소 외부 누출 방지와 이중 격납 구조, 운전 상태의 실시간 감시 체계를 최우선으로 적용한다.

구성 요소로는 반입되는 삼중수소 이송용기 취급 계통, 순환가스 저장·공급 계통, 금속수소화물 기반의 중기 저장 계통, 헬륨-3 회수 계통, 2차 격납 계통, 그리고 제어·전기·재고량 측정 계통 등이 포함된다.

ITER 삼중수소 연료주기 / 한국핵융합에너지연구원 제공

특히 글로브박스는 2차 격납 방벽 역할을 하며 음압 유지와 질소 불활성 분위기에서의 운전으로 외부 누출 위험을 낮추는 핵심 설비다.

가스 처리 시스템은 1차 격납 계통으로서 방사성 혼합가스 및 고순도 가스를 직접 취급하며, 압력·온도·유량 등 공정 조건을 정밀 제어한다.

SDS에 적용되는 밸브·펌프·계측기 등은 삼중수소 환경에서 사용 가능한 특수 사양이 요구되며, 관련 장비의 신뢰성 확보가 운영 안전의 관건이다.

금속수소화물(게터 베드)을 이용한 삼중수소 저장장치는 고체 상태로의 안정적 저장과 필요시 가스 회수가 가능하다는 장점 때문에 중기 저장 수단으로 활용된다.

이송용기 취급 계통은 ITER 반입 시의 취급·보관·관리 절차를 담당하며, 물리적 보호와 재고 추적 관리가 동시에 요구된다.

재고량 측정 계통은 열량계 등 정밀측정 장비를 통해 삼중수소 보유량을 지속적으로 검증하는 기능을 수행한다.

헬륨-3 회수는 삼중수소의 베타 붕괴 산물인 헬륨-3를 포집함으로써 방사성 가스 관리와 자원 회수 측면에서 의미 있는 역할을 한다.

SDS 설계에서 가장 민감한 기술적·운영적 과제는 방사성 기체 취급에 따른 누출 방지, 계측기의 방사선 내구성 확보, 그리고 이송·저장 과정의 안전한 절차 확립이다.

운영 단계에서는 압력·온도·유량의 실시간 모니터링과 이중 격납을 포함한 다중 안전 장치가 사고 예방의 핵심으로 작동해야 한다.

국제 협력 프로젝트인 ITER의 특성상 SDS의 설계·운영 표준화와 국제 안전 규범 준수는 성공적 운전의 전제가 된다.

국내에서 개발 중인 금속수소화물 기반 저장용기와 글로브박스의 상세 설계도는 SDS의 기술적 완성도를 높이는 중요한 사례로 주목된다.

산업적 파급 측면에서는 삼중수소 관리 기술의 발전이 핵융합 상용화와 더불어 관련 장비·소재 산업의 기술 축적 및 수출 가능성을 높일 수 있다.

반면 규제·안전성 논쟁은 지역사회 수용성과 시설 인근 주민의 우려를 동반할 가능성이 있어 사전 소통과 투명한 안전성 검증이 요구된다.

정책적으로는 방사성 동위원소 취급 기준, 비상 대응 체계, 국제 규범과의 정합성 확보를 위한 법·제도 정비가 병행되어야 한다.

연구개발 관점에서는 금속수소화물의 저장 용량·반응속도·열적 안정성 개선, 방사선에 강한 계측기 개발, 그리고 장기적 재고관리 기술 고도화가 필요하다.

출처 : 투데이에너지(https://www.todayenergy.kr/)