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토륨 원자로의 연료주기 평가

전문가 제언: ○ 세계의 상용 원자로는 주로 우라늄을 원료로 사용하고 있다. 우라늄 매장량이 고갈되고 핵확산의 우려가 증가하면서, 우라늄을 대체하기 위한 연료로 토륨이 각광을 받고 있다. 토륨은 핵무기의 원인이 되는 플루토늄을 생산하지 않으므로 핵확산저항 관점에서 유리하다. 토륨은 우라늄보다 수배의 매장량을 가지며, 주로 인도, 미국, 호주, 캐나다 등에 분포되어 있다. USGS(US Geological Survey)에 의하면 세계의 토륨 매장량은 약 1,900,000톤으로 추산된다.

○ 본 논문은 세 종류의 Th-U을 사용하는 원자로 (EPR, AHWR, GT-MHR)를 U만 사용하는 EPR에 대해서 연료주기를 비교하였다. 이 분석에 영국 NNL의 ORION 코드를 사용하였다. 본 논문은 분석결과로 개방식 핵주기로 운전하는 원자로에 토륨을 도입하는 것은 장점이 없음을 지적하였다:

      ？ AHWR은 U연료를 사용하는 EPR에 비하여 ~6% 작은 우라늄광이 요구되었다. Th-U 연료를 사용하는 EPR과 GT-MHR은 U연료만 사용하는 EPR보다 더 많은 우라늄광이 요구되었다.

      ？ kWh당 SNF의 발생량은 Th-U을 사용하는 EPR이 가장 작았다.

      ？ 경제성면에서 U연료를 사용하는 EPR은 가장 낮은 LFCC를 보였다. 이는 Th-U 연료시스템에서 높은 연료제조비용과 추가적인 SWU가 요구되기 때문이다.

      ？ SNF의 핵확산저항성은 Th-U연료를 사용하는 EPR에서 작은 장점이 있고, Th-U연료 AHWR에 더 크게 유리한 것으로 나타났다. GT-MHR의 낮은 연소 배출은 핵확산저항 면에서 불리하게 나타났다.

○ 가장 많은 토륨매장량(25%)을 가진 인도는 토륨을 이용한 원자로 개발에 주력하고 있으며, 2016년까지 300 MW 토륨원자로를 건설할 계획이다. 중국은 인도와 경쟁적으로 토륨원자로 개발에 박차를 가하고 있으며, 건설계획을 애초 25년에서 10년으로 변경하였다. 우리나라는 우라늄 경수로를 개발하여 이용에 하여 왔으며, 4세대 원자로로 소듐냉각 고속로의 개발에 주력하고 있다. 미래의 에너지 다변화를 위하여 토륨의 이용을 검토할 필요가 있을 것으로 본다.

저자: Ashley, SF, et al.
자료유형: 니즈학술정보