열중성자로 및 혼성 원자력 시스템 활용 232Th 폐쇄 핵연료주기 특성

전문가 제언

○ 토륨 핵연료주기는 핵연료 원료인 232Th 동위원소를 중성자 포획으로 핵분열성 동위원소인 233Th으로 변환하는 과정을 포함하여서 핵연료 이용도가 높고 폐기물 발생과 핵무기 확산에 관련되는 문제성이 적다.

 

○ 한편, 토륨 핵연료의 이용도가 백년 천년까지도 지속될 수 있는 반면에 현재의 열중성자를 이용할 경우, 우라늄 자원이 향후 50년 만에 고갈될 것으로 추정되는 현 시점에서는 토륨 핵연료주기에 대한 지대한 관심이 세계적으로 대두되고 있다.

 

○ 본 연구에서는 혼성/핵분열/핵융합 시스템의 연결 운전 및 표준 열중성자로에 대한 중요한 기술 사안들과 함께 MCNP(Monte Carlo N-Particle) 중성자 수송 코드가 사용되어 두 시스템 모두에서 233U 소모·생성에 관한 거동이 각 원자로에 대한 Th/U 공급 비율의 함수로 분석되었다.

 

○ 그 결과, 열중성자로 공급에 유용한 농축도 범위가 1.7%와 2.25% 사이이며 이 범위 내에서 증식로 공급용 농축도가 233U의 소모·생성 비율이 동일하게 되고, 핵분열성 동위원소의 관점에서는 이 주기가 순수한 생성·소모가 없어서 폐쇄적이며 핵분열성 물질 증식에 사용된 양을 보상하기 위해 232Th 공급을 필요로 하는 것으로 밝혀졌다.

 

○ 우리나라에서는 2010년부터 개정이 시작된 한미 원자력협정의 최근 결과가 일단 국내 사용후핵연료 처리기술 발전에 도움이 됐다는 것이 공론으로 특히 파이로-프로세싱(pyro-processing)으로 알려진 사용후핵연료 건식 재처리 기술이 세간의 관심을 받게 됐다.

 

○ 반면, 아직 핵연료 이용도가 높고 폐기물·핵무기-관련 문제성이 적은 토륨 핵연료주기에 대한 정책은 추진된 바가 없다. 핵연료 원료 자원 빈국인 우리나라도 핵연료 경제성이 큰 토륨 핵연료주기에 대한 연구개발이 보다 활성화 되어야 할 것이다.

 

저자

M. Perez-Gamboa, M. Nieto-Perez, S. Mahajan, P. Valanju, M. Kotschenreuther, J.L. Francois

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

에너지

연도

2015

권(호)

83()

잡지명

Progress in Nuclear Energy

과학기술
표준분류

에너지

페이지

135~143

분석자

성*웅

분석물

• 열중성자로 및 혼성 원자력 시스템 활용 232Th 폐쇄 핵연료주기 특성.pdf [513,870 byte]

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