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노물리·노설계의 관점에서 본 토륨

전문가 제언: ○ 토륨은 지각중 원소의 존재도가 상당히 크고 우라늄보다도 3~4배 더 많이 매장되어 있다고 예측되고 있다. 산지와 확인 매장량은 한정되어 있으나 이것은 현재의 수요가 모나자이트로부터의 희토류원소 추출시의 부산물로서 충분히 충당되고 있어 자원탐사의 필요성이 적기 때문이다. U-235를 이용하는 우라늄연료 사이클에서는 많은 경우 동위체의 분리농축이 필요하지만 토륨연료 사이클은 원리적으로 이것이 불필요하다.

○ 이상적인 용융염 원자로에서는 토륨이 우라늄으로 전환하여 핵연료가 되는 생성프로세스와 핵분열로 생기는 중성자독(중성자를 필요 이상 흡수하여 핵분열 연쇄반응을 저해하고 정지시키는 핵종)의 분리프로세스가 용이하고 또 운전하면서 할 수 있기 때문에 우라늄연료 사이클에서 필요한 연료봉(핵연료집합체)의 교환이 불필요하여 경제성을 높일 수 있다.

○ 천연우라늄은 자발 핵분열성물질인 U-235를 포함하여 농축에 의해 임계점에 도달함으로써 점화된다. 그러나 천연 토륨은 자발 핵분열성 동위체를 포함하지 않기 때문에 점화원이 되는 중성자 공급원이 별도로 필요하다. 이를 위해서 U-235와 우라늄연료 사이클로부터 재처리된 Pu-239 등이 사용되고 있다. 원자로는 운전 중에 출력의 조정과 정기점검 등으로 소화되는 일이 적지 않기 때문에 착화원은 늘 사용할 수 있는 상태로 유지되는 것이 바람직하다.

○ 상업로로서 실적이 있는 중수로와 고온가스로는 감속재에 의한 중성자흡수가 적어 토륨연료에 적합하다. 인도가 토륨연료로 운전 중인 원자로도 CANDU로를 발전시킨 인도형 압력관형 중수로이다. 2010년 말 시점에서 산화토륨의 연료봉을 플루토늄과 조합하여 사용하는 상용로를 운전하고 있다.

저자: Takaki, N.
자료유형: 학술정보