📌 오늘의 국제 원자력 동향 2026년 3월 21일(토)
- X-energy가 미국 IPO 서류를 제출하며 AI 전력 수요와 정책 지원을 배경으로 한 차세대 원전 투자 기대가 자본시장 조달 국면으로 이동함
- X-energy와 Talen이 PJM 시장에서 XE-100 다기 배치를 검토하며 데이터센터와 제조업 수요를 겨냥한 미국 SMR 사업화 경로를 구체화함
- IAEA가 자포리자·하르키우·체르노빌의 외부전원 취약성을 재차 경고하며 우크라이나 핵시설의 전시 전력안정성이 핵심 안전 변수로 부상함
- SCK-CEN이 Framatome과 BR2 연구로용 저농축 우라늄 연료 공급 계약을 체결하며 HEU 대체 전환을 가속화함
- 후쿠시마 제1원전 3호기 압력용기 하부의 구멍과 연료잔해 추정 물질이 처음 확인되며 잔해 제거 전략 수립이 진전됨
장수명핵종 소멸처리
개요
사용후핵연료를 소멸처리하는 목적은 사용후핵연료가 지니는 방사성 독성을 획기적으로 낮추어 방사선으로 인한 생태계에 미치는 영향을 최소화하고, 이 과정에서 생산되는 에너지를 재활용하는데 목적이 있다.
장수명핵종군의 소멸처리(핵변환)
소멸처리와 핵변환: 소멸처리는 장수명핵종군 등이 중성자와 반응에 의해 핵종파쇄, 안전핵종 또는 단수명핵종으로 전환시키는 것을 의미하고 있다. 따라서 큰 의미에서 소멸처리는 핵변환과 함께 사용되고 있다.
- 사용후핵연료에 함유된 대표적인 장수명 및 단수명(열부하) 핵종군
수명 핵분열생성물 중 표에 제시된 핵종이외에 Cs-135, Cl-36, Se-79, Sn-126, C-14 등도 있지만, 이들은 양적으로 극미량이거나 또는 소멸처리율이 극히 낮거나, 중성자 흡수로 반감기가 보다 긴 핵종으로 변환이 일어나 소멸처리 대상에서 제외된다. 특히 Cs-137과 Sr-90도 높은 발열성 때문에 소멸처리시킬 필요가 있지만 현재 방법으로 효과적으로 소멸시키기 어렵기 때문에 별도 저장관리를 통해 방사선 준위와 방열효과가 낮아질 때까지 기다려야 한다.
반감기가 긴 핵분열생성물이 중성자 흡수로 인해 안정핵종으로 변환되는 대표적 핵종변환 예는 아래와 같다.
- Tc-99 + n → Tc-100(16s) → Ru-100
- I-129 + n → I-130(12.4h) → Xe-130
사용후핵연료 소멸처리 프로세스
사용후핵연료에 함유된 방사성 원소들은 관리에 적합하게 분리된다. 분리방법은 우선 사용후핵연료의 대다수(약 95%)를 차지하는 우라늄을 회수하고, 그 다음 잔여물로부터 장수명핵종군을 분리한다. 장수명핵종군들이 제거된 잔여물 내에 남아있는 단수명핵종군 중에서 열부하가 큰 핵종들을 분리하게 된다.
아래 그림은 사용후핵연료 내 원소들을 분리하여 소멸처리시키는 전략을 보여주고 있다. 우라늄은 일단 회수 후 추후 자원으로 사용하기 위해 저장해 둔다. 그 다음 장수명핵종군들 중에 핵분열성 물질들은 고속중성자의 단면적이 커서 고속로에서 소멸처리시킨다. 그 다음 테크네튬과 요오드와 같은 핵분열생성물은 열중성자의 단면적이 크기 때문에 열중성자로에서 안정 핵종으로 전환시킨다. 단수명핵종 중에 Cs-137과 Sr-90은 고방열성핵종으로 방사능 준위가 낮아지고, 또 방출하는 열이 충분히 식어 질 때까지 저장한 후 중저준위방사성폐기물로 분류한다. 최종적으로 남아있는 핵분열생성물은 안정한 고화체로 만들어 영구 처분시킨다.
소멸처리 원자로
소멸처리가 가능한 원자로는 크게 중성자를 발생시키는 방법에 따라 아래와 같이 구분한다.
- 임계로: LWR 및 HTGR(열중성자 이용), SFR(고속중성자 이용)
- 미임계로: ADS(Accelerator Driven System 가속기 구동 계통)
그 밖에 제안된 방법은 High Powered Lasers, Hybrid Fusion-Fission System 등을 들 수 있지만 현재 임계로 및 미임계로를 이용한 소멸처리방법이 기술개발 측면에서 가장 근접되어 있다. 특히 Pu + MA의 소멸처리에 SFR과 ADS가 가능성이 높은 소멸로로 평가되고 있고, I-129 와 Tc-99과 같은 장반감기 핵분열생성물의 소멸처리는 열중성자 사용이 가장 적절한 것으로 인식되고 있다.
이 자료의 최초 작성 :김 응호(영산대) ehkim1@naver.com, 등록 : 박 찬오(SNEPC) copark5379@snu.ac.kr