핵폐기물의 변환을 위한 양성자빔 장치

전문가 제언

○ 본 발명은 양성자 빔을 이용하여 원자로에서 생산되는 핵폐기물의 변환과 관련이 있다. 재래의 핵폐기물 처리방법은 지하에 장기 저장하거나, 고속로에서 소각 사용하거나, 혹은 고에너지 입자가속기를 사용하여 표적을 파쇄(spallation)하여 생성되는 중성자를 이용하여 장주기 원소를 변환하는 방법이 있다.

 

○ 본 발명의 장치는 레이저펄스소스, 양성자 표적, 파쇄(spallation) 표적을 포함한다. 레이저 펄스소스는 수만 개의 단일모드 광섬유로 구성된 증폭장치를 사용하며, 이로부터 강력한(femtosecond 주기, 1023W/cm2, 수십 MW) 레이저펄스가 생산된다. 레이저펄스는 수소, 헬륨, 탄소와 같은 물질로 된 고체 표적과 충돌하여 0.5~1.0GeV의 에너지와 수십 mA 전류의 양성자를 생산하며, 이 양성자는 Pb-Bi 파쇄표적과 충돌하여 핵폐기물의 변환을 위한 중성자를 생산한다. 본 발명은 재래의 핵폐기물 변환 방법과 비교하여, 규모가 작고와 비용이 적은 장점이 있다. 또한 장치가 콤팩트하므로 원하는 위치로 이동이 가능하다.

 

○ 우리나라는 20여 기의 원자로를 가동하고 있으며, 여기서 발생하는 사용후핵연료를 발전소에 임시 저장하고 있다. 수년 내로 발전소의 사용후핵연료 저장시설이 포화되므로 이에 대한 대책이 매우 시급하다.

 

○ 한국원자력연구원은 사용후핵연료의 재활용을 위하여 파이로 프로세싱 처리방법과 여기에서 생산된 연료를 사용하는 KALIMER 소듐고속로를 개발 중이다. 연구원은 2028년까지 150MWe 원형로 건설을 목표로 총력을 기울이고 있다. 또한 서울대학교에서는 사용후핵연료의 변환을 위한 PEACER 고속로를 개발 중이다. PEACER는 Pb-Bi 합금을 냉각재로로 사용하며, 300MWe의 출력을 가진다. 현재 시범을 위한 소형의 모듈 원자로를 개발 중이다.

 

○ 본 발명은 양성자 가속기를 사용하여 핵폐기물을 안전하게 변환하는 방법을 제시하고 있다. 우리나라가 당면한 사용후핵연료 처분 문제와 관련하여 본 발명의 기술과 경제성을 검토할 필요가 있다고 본다.

저자

TOSHIKI, Tajima, et al

자료유형

특허정보

원문언어

영어

기업산업분류

에너지

연도

2014

권(호)

WO20140041031

잡지명

PCT

과학기술
표준분류

에너지

페이지

~19

분석자

강*무

분석물

• 핵폐기물의 변환을 위한 양성자빔 장치.pdf [300,775 byte]

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