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플루토늄 동위원소에 근거한 핵확산저항계수 및 연료증식에 대한 분석

전문가 제언: ○ 꿈의 원자로라는 고속로의 시대가 다가오고 있다. 제4세대 원자로로 불리는 고속증식로의 개발이 원자력 선진국을 중심으로 추진 중이며 우리나라 역시 2030년을 운전 목표로 소듐냉각 고속로(원형로) 건설을 추진하고 있다. 현재 한국을 포함하여 미국, 일본, 프랑스 등 10개국이 공동으로 GIF(GenIV International Forum)를 구성하고 전문가 포럼을 진행 중이다. 참가하는 국가는 기술 자료의 활용 및 기술 소유권을 가질 수 있기 때문에 제4세대 원전개발에 필수적이다.

○ 한국의 고속로 개발 이정표에서는 2017년까지 규제기관에 설계승인 신청을 하고 2020년까지 설계승인을 획득한다는 것이 1차 목표이다. 설계승인과 함께 건설허가를 2022년까지 획득하고 건설에 착수하여 2028년에 건설을 완료하고 운영허가를 취득한 후 운전에 돌입하는 계획이다. 이미 러시아는 BN600의 운전 경험이 있고 BN800을 건설 중에 있다. 프랑스는 2020년까지 상용건설 목표를 수립하고 있지만 다소 유동적이다. 일본과 중국이 고속로 개발에 더욱 적극적이다.

○ 본보고서는 SF의 재활용과 악티니드 원소의 특성을 활용하여 고준위방사성폐기물의 양을 감소시키며 제한된 우라늄자원의 활용도를 높이는 관점과 핵확산 저항성을 개선하는 관점을 분석하였다. 사용후핵연료의 구성은 우라늄과 악티니드 원소인 플루토늄을 포함한 다수의 핵종과 핵분열생성물로 구성되어 있다. 또한 고속로 노심에 방사성 강도를 줄이기 위해 재순환 될 수 있는 희소 악티니드 원소의 활용과 다량의 플루토늄 동위원소 Pu-238, Pu-240, Pu-242 등의 역할이 플루토늄 핵연료 생산에 기여하게 됨으로 연료증식이 가능한 것이다.

○ 본 보고서에서는 고속로의 노심에 희소 악티니드를 활용하는 측면에서 TRU와 MOX 연료의 활용관점을 분석하고 있지만 현재 우리나라는 SF의 재활용 관점이 MOX 연료 형태보다는 건식재처리의 Pyroprocess 과정의 연료체계를 통해 재활용을 고려하고 있기 때문에 여기에 대한 분석이 필요할 것이다. 보완과 함께 참고자료가 될 것으로 판단된다.

저자: Sidik Permana, et al.
자료유형: 니즈학술정보