차세대 GEN-IV 원자로의 토륨핵연료 이용

전문가 제언

○ 2020년 이후의 신기후체제에서는 이산화탄소를 배출하지 않는 원자력의 역할이 증가할 전망이다. 세계 원자력계는 우라늄자원 고갈이나 우라늄가격 폭등 등에 대한 대책으로 U-238(천연우라늄의 99.7%)을 Pu 핵연료로 변환시켜 핵연료를 증식할 수 있는 고속증식로를 보급하거나 또는 대체 핵연료자원으로 토륨핵연료 사용을 추진하고 있다.

 

○ 따라서 2030년대 이후에 보급을 목표로 국제사회가 공동 개발하고 있는 제4세대 원전(GEN-IV)에서도 토륨핵연료에 대한 연구개발이 이루어지고 있다. 이 자료는 GEN-IV의 6가지 후보노형 중 5가지 노형을 대상으로 토륨핵연료의 연소에 따른 노심반응도 감소폭과 핵연료의 원소조성 변화를 분석하고 있다.

 

○ 현재 토륨핵연료는 비용이 저렴하고 안전성 측면에서 우라늄핵연료보다 우수하며 방사성폐기물이 적게 생성되기 때문에 주목받고 있다. 토륨자원이 막대한 인도는 지난 수십 년간 토륨핵연료를 연구해왔고 노르웨이 Thor Energy사는 2013년에 Halden 실험로에서의 조사시험을 통해 원전에서의 토륨핵연료 사용을 증명한 바 있다. 이외에도 유럽, 미국, 호주, 중국, 일본, 러시아 등이 토륨핵연료를 연구하고 있다.

 

○ 토륨자원은 호주(48.9만t), 미국(40만t), 터키(34.4만t), 인도(31.9만t), 베네수엘라(30만t), 브라질(30만t), 노르웨이(13.2만t), 이집트(10만t), 러시아(7.5만t), 그린란드(5.4만t) 등 세계적으로 골고루 분포되어 있는 것이 특징이다. 또한 인도의 토륨을 함유한 모나자이트(토륨과 우라늄을 함유하고 있는 방사성광물) 원광의 매장량은 1,070만t이나 된다고 한다.

 

○ 우라늄자원은 특정 국가나 지역에 편중돼있고 농축과정을 거쳐야 핵연료로 사용할 수 있지만 토륨은 원자로 내에서의 원소변환만 이루어지면 핵연료가 될 수 있어 우리나라의 경우도 이를 사용할 수 있으면 많은 장점이 있다. 그러나 토륨핵연료는 연구개발 중에 있는 기술로서 아직까지 원전의 핵연료기술로는 완성되어 있지 않다. 우리나라에서도 기술추적만 이루어지고 있기 때문에 우라늄핵연료의 장기적인 대안으로 정책적인 목표를 세워 관련 기술을 개발해야 할 사항이라고 생각된다.

저자

H. Gyorgy, Sz. Czifrus

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

에너지

연도

2016

권(호)

93()

잡지명

Progress in Nuclear Energy

과학기술
표준분류

에너지

페이지

306~317

분석자

김*철

분석물

• 차세대 GEN-IV 원자로의 토륨핵연료 이용.pdf [496,664 byte]

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