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원자력의 2차 핵물질과 PPP 핵연료주기

전문가 제언: ○ 원자력발전의 사용 후 핵연료에는 플루토늄(Pu), 마이너 액티나이드 (MA), 재처리 우라늄(ReU)과 같은 2차 핵물질이 함유되어 있다. 이러한 물질의 추출과 누출은 핵확산 및 환경 보호와 관련하여 심각한 문제를 야기할 수 있다. 핵비확산 전략과 핵확산저항성의 기술을 개발하기 위해서는 앞으로 발생할 2차 핵물질의 양과 종류를 파악하고 핵확산저항성을 가진 핵연료주기를 강구할 필요가 있다.

○ Pu-238은 핵분열에 따른 중성자 발생량(2.6x103n/g/s)과 붕괴열(560W/㎏)이 매우 높기 때문에 사용 후 핵연료에 Pu-238이 많이 함유되어 있으면 Pu을 추출하여 핵무기로 개발하기가 어려워진다. 일본 Tokyo 공과대학의 Saito 교수는 사용 후 핵연료 내에 함유된 Pu-238의 양을 높이는 방식으로 핵확산저항성을 높이는 P3(또는 PPP: Protected Pu Production) 핵연료주기를 제의하였다. P3 주기는 Np-237, Am-241 등의 MA을 변환하여 사용 후 핵연료 내의 Pu-238의 비율을 증가시키는 핵연료주기이다.

○ VISTA 코드를 이용한 분석결과에 의하면 5% U-235+0.7% MA의 핵연료를 사용하는 P3 핵연료주기에서는 1GWe PWR 원자로를 2010년에 36기, 2050년에 81기를 도입할 수 있다. 한편, 5% 농축 UOX연료(U-235 +0.5% Np-237)를 P3 핵연료주기서는 2010년에 23기, 2050년에 44기를 도입할 수 있다. 2010년까지 세계의 MA 및 Np 누적량은 각기 270톤과 100톤이므로 P3 핵연료주기의 이행은 충분히 가능한 셈이다.

○ P3 핵연료주기는 현재 미국과 일본이 협력하여 수행 중에 있다. Tokyo 공과대학에서는 일본의 Joyo 고속로 실험로와 미국 Idaho 국립연구소의 Advanced Test Reactor(ATR)를 이용하여 연구하고 있다.

○ 한국원자력연구원과 국내의 대학에서는 고속로와 가속기를 이용하여 장수명 핵폐기물을 감축하거나 제거하기 위한 연구를 수행하고 있으며, 또한 DUPIC, pyroprocessing 등의 핵확산저항성을 가진 재처리법을 개발 중이다.

저자: K. Fukuda, Y. Peryoga, H. Sagara, M. Saito, M. Ceyhan
자료유형: 학술정보