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‘파이로프로세싱’ 시험시설 5월 완공된다 목록

조회 : 901 | 2013-02-06

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프라이드(PRIDE) 내부 아르곤 셀의 모습(왼쪽)과 안쪽 공정을 원격조정하는 모습(오른쪽). 아르곤으로 가득찬 핫 셀은 차단돼 있으며, 밖에 있는 연구원들이 로봇팔로 파이로 각 공정을 원격조정한다. 한국원자력연구원 제공
 
 
원자력 발전소에서 나온 ‘사용후핵연료’를 다시 쓰고 폐기물은 줄이며, 핵무기 제조 등은 불가능한 ‘파이로프로세싱(pyroprocessing)’ 기술 개발이 본격화된다.

한국원자력연구원은 파이로프로세싱의 모든 공정을 한번에 시험할 수 있는 프라이드(PRIDE·PyRoprocess Integrated inactive DEmonstration facility)를 5월에 완공해 연내 운영을 개시한다고 20일 밝혔다.

프라이드 시설은 3년간 약 330억 원을 들여 구축한 것으로 1층 공기 셀과 2~3층이 통합된 1260㎥ 대형 아르곤(Ar) 셀로 이뤄졌다. 연간 10톤 처리 규모로 설계된 이 시설에서는 모의 사용후핵연료의 전처리, 전해환원, 전해정련, 전해제련, 염폐기물 재생과 고화 등 전 과정을 연계해 시험할 수 있다.

각 공정은 로봇 팔을 이용해 원격조종할 수 있으며, 산화물 연료를 넣은 것부터 최종 우라늄 잉곳(ingot·괴)와 폐기물 고화체 제조까지 종합적인 모의시험과 평가를 할 수 있다. 대규모 사용후핵연료 처리를 시험 검증하는 시설로는 세계적으로도 앞선 기술이라는 게 연구진의 설명이다.

국내 경수로 원자로에서 나오는 사용후핵연료에는 우라늄238과 플루토늄239 등 다시 쓸 수 있는 물질이 들어있다. 파이로프로세싱은 500~650℃의 용융염 속에 사용후핵연료를 담근 뒤 전기화학적인 방법으로 이들 유용한 물질을 분리하는 기술이다. 공정 특성상 핵무기의 원료가 되는 플루토늄만 따로 뽑아낼 수 없어 핵확산저항성이 뛰어나다.

또 방사선 방출량이 많고 반감기가 긴 원소를 한데 묶어 제4세대 원자로인 ‘소듐냉각고속로(SFR)’에서 연료로 쓸 수 있다. 그 덕분에 고준위방사성 폐기물로 처분할 양을 줄이고, 우라늄 자원의 이용률도 100배 이상 높일 수 있다.
 

 
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파이로프로세싱 공정 과정. 경수로에서 나온 사용후핵연료를 용융염에 담가 전기화학적 처리를 하면, 우라늄 등 유용한 물질을 분리해내고 소량의 고준위폐기물만 남길 수 있다. 반감기가 길고 방사선 방출량이 많은 원소를 한데 묶어 제4세대 원자로인 소듐냉각고속로에서 연료로 쓸 수 있다. 한국원자력연구원 제공
 
 
이한수 원자력연 핵주기공정기술개발부장은 “파이로프로세싱 기술을 이용하면 고준위폐기물 처분 공간은 100분의 1로 줄이고, 방사성 물질의 독성이 감소하는 기간도 1000분의 1로 단축시킬 수 있다”며 “5월부터 본격적인 시험에 들어갈 예정이며, 현재 한미 공동연구를 통해 실제 사용후핵연료를 쓰는 연구도 병행하고 있다”고 말했다.

정연호 원자력연 원장은 “파이로프로세싱과 SFR의 연계는 사용후핵연료 문제를 해결하고 원전의 지속가능성을 향상시킬 수 있다”며 “이번 프라이드 구축을 통해 독창적인 파이로 원천기술을 개발해 세계 파이로 연구개발을 선도할 것”이라고 밝혔다.

한편 국내 원전의 사용후핵연료는 발전소 내에 보관 중이며 2016년이면 포화상태에 이른다. 그러나 한국은 ‘한미 원자력협정’에 따라 아직 사용후핵연료를 재활용할 수 없다. 원자력연은 2025년까지 종합 파이로 시설을, 2028년까지 SFR를 건설할 계획을 세우고 있지만 이를 위해서는 2020년 한미의 ‘파이로 타당성 공동 결정’부터 승인돼야 한다.

대전=박태진 기자 tmt1984@donga.com
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