원자력발전소에서 안전하게 제어된 상태에서 우라늄의 핵분열이 일어나게 하는 장치를 '원자로'라고 한다. 이러한 발전용 원자로 외에 전기를 생산하지 않고 방사선(주로 중성자)을 이용하여 각종 연구를 하는 데 이용하는 연구용 원자로다. 국제원자력기구(IAEA)의 통계에 의하면 우리나라에는 총 4개의 연구용 원자로가 있다. 이중 이미 운전이 중지된 2개의 연구용 원자로가 서울 공릉동에 있으며, 출력이 10와트로 작지만 학생들의 교육용으로 쓰이는 소규모 원자로가 수원의 경희대학교 내에 있다. 마지막으로 대전 한국원자력연구원에 출력이 30MW인 ‘하나로’ 연구용 원자로가 있다. 1995년에 국내기술로 건설한 ‘하나로’는 열 출력 30MW인 원자로이며 초당 5×1014개의 중성자가 발생되는 세계 10위 내에 드는 고성능을 자랑한다. 이름에서 알 수 있듯이 연속적인 중성자원으로서는 국내에 하나밖에 없는 대형 국가연구장비로서 다목적으로 설계되었다. 원자로는 연쇄반응을 안전하게 지속할 수 있도록 완벽하게 제어되며, 다단계의 안전설비와 3중으로 구성된 안전계통으로 어떤 상황에서도 안전한 상태를 유지된다. 또한 ‘하나로’는 전기나 다른 동력원이 없이 물의 자연대류 현상만으로 원자로의 잔열을 제거할 수 있는 고유한 특성을 가지도록 설계되었고, 내진 설계된 구조물과 심층 방어 개념을 도입하여 지진이나 사고발생 시 방사선이나 오염된 물질이 건물 밖으로 누출되지 않도록 설계된 안전한 시설이다.

우라늄의 핵분열에서 생긴 중성자가 물질을 구성하는 원자와 충돌하면 산란이나 회절 되어 진행 방향과 에너지가 바뀐다. 이 진행 방향의 변화와 에너지 변화를 분석하면 물질의 내부구조를 쉽게 알 수 있고 중성자의 산란을 측정하고 분석하여 물질의 동특성 및 나노박막 구조를 연구하고, 자성을 띤 물질의 스핀동 역학측정에도 이용한다. 또한 중성자의 산란과 회절을 측정하여 수소 저장 물질 등 첨단 기능성 물질을 개발할 수 있다. 중성자를 가지고 강 구조물의 잔류응력을 측정하는 기술을 개발하여 배관이나 두꺼운 선박용 강판의 성능개선에도 이용하고 있고 중성자도 엑스선처럼 영상을 얻을 수 있는데, 수소의 거동을 보는 데 장점이 있어 수소 연료전지 개발이나 국방분야 재료의 비파괴 검사 등에 활용하고 있다. 어떤 물질이 중성자를 흡수하면 원자핵 내의 구성이 변하여 방사선을 내는데 그 방사선을 분석하면 물질을 구성하고 있는 원소의 종류와 양을 분석할 수 있는데 이를 방사화 분석이라고 한다. 화학적으로 구분하기 어려운 극미량의 원소까지 측정할 수 있으며 환경 시료의 분석, 범죄수사, 고고학 등에 활용되고 있다. ‘하나로’를 이용하면 방사성동위원소 생산도 가능하여 원자로를 이용하면 한 원소지만 무게가 다른 여러 가지 동위원소를 생산할 수 있으며, 방사선을 발생하는 동위원소는 병의 진단과 치료, 산업계에서 이용하는 비파괴검사 등에 사용되고 있다 1980년대 급증하는 원자력 수요에 부응해서 본격적인 원자력 기술개발을 추진하기로 한 정부의 정책 결정에 따라 1985년부터 1995년까지 설계·건설·시운전을 거쳐 완성됐으며, 1995년 2월 첫 임계에 도달, 올해로 가동 19년째를 맞고 있는 연구용 원자로 ‘하나로’. 지금도 여전히 ‘하나로’는 원자력기술 자립에도 크게 기여하고 있다. 원자력발전소나 연구용 원자로에 사용되는 핵연료의 시험과 재료 시험이 ‘하나로’에서 수행되고 있으며 원자력 산업에 쓰이는 재료는 사용되는 환경, 즉 방사선 환경에서도 설계 수명 동안 견딜 수 있어야 하는데, ‘하나로’에서는 원자로에 이러한 재료를 삽입하여 방사선을 쬐게 하는 가속 시험을 하여 사전에 재료의 적합성을 검증할 수 있다. 또한 실리콘 반도체의 생산에도 ‘하나로’가 활용된다. 고순도 실리콘 단결정에 중성자를 쪼이면 극미량의 실리콘(Si)이 인(P)으로 바뀌어 부도체가 반도체로 되는데, 이를 가동하여 웨이퍼로 만들면 자기부상열차와 연료전지에 들어가는 최고급 반도체가 된다. ‘하나로’에서는 주로 외국 회사 반도체 공급회사를 대상으로 중성자 도핑 서비스를 수행하고 있다. 세계 10위권에 드는 성능을 자랑하는 다목적 연구용 원자로 하나로. 중성자를 이용하면 수소연료전지는 물론, 콘크리트 비파괴검사, 화약검사, 항공기 엔진 균열검사 등 다양한 실험이 가능할 뿐만 아니라 원자력기술은 과학기술 연구뿐 아니라 일상생활에도 큰 도움을 주고 있다.

※'하나로' 원자로 명칭의 어원
‘하나로(hanaro)’는 한국원자력연구원이 설계 건설한 순수 국내기술의 다목적 연구용 원자로입니다. 원자력연구원은 우리나라에서 연구용과 개발용으로 사용할 수 있는 ‘하나 밖에 없는 원자로’라는 뜻과
‘통일에 대비하여 우리민족이 하나로 되자’ 는 뜻으로 '하나로'라 이름 붙였다고 합니다.