사용후핵연료를 일단 발전소에 저장한다고 하는데 어떻게 저장하나요?

사용후핵연료는 일단 발전소에서 설치된 특별 공간에 저장합니다. 저장 방식은 크게 두 가지가 있는데 건물 내에 설치 된 큰 수조에 저장하는 습식방식과 건물 외부 소내 부지에 설치한 특수 저장 용기들을 사용하는 건식방식이 있습니다. 습식 방식에서는 펌프로 물을 순환시켜 냉각 시키고 건식 방식에서는 공기로 냉각시킵니다. 현재 건식 방식은 월성발전소에서만 쓰이고 나머지 발전소에는 다 습식 방식이 사용됩니다.

자세히 알아봅시다.

• 사용후핵연료 저장방식

- 습식 방식: 원자력 발전소에는 큰 수조가 설치되어 있는 핵연료 건물이 원자로 건물에 붙어 있고 수조안에는 신연료 뿐만 아니라 사용후 핵연료가 저장되어 있습니다. 이 수조에는 중성자를 잘 흡수하는 붕소를 함유한 물이 약 10 m 정도 차 있고 그 물은 펌프를 통해 순환냉각이 되어 수조 온도가 30~40 도로 유지됩니다. 사용후핵연료 다발은 수조안에 격자형태의 틀 안에 저장되게 되는데 수조의 용량이 건설당시의 용량으로 정해져 있기 때문에 수조 내 사용후핵연료의 최대 저장량은 한정되어 있습니다. 그러나 격자 구조체의 구성 물질에 붕소를 넣어서 격자 간격을 줄인 조밀 랙을 설치하면 사용후핵연료 저장량을 50% 정도 더 늘릴 수 있습니다.

- 건식 방식: 사용후핵연료의 발열량은 지수함수적으로 줄어들어 5년이 지나면 공기로 냉각해도 충분하게 됩니다. 이러한 저발열 사용후 핵연료를 금속통에 담아 발전소 건물 외곽 부지에 설치된 별도의 다수의 소규모 저장 용기에 채워 저장하거나 모듈형으로 된 소형 저장건물 내부에 쌓아 저장하는 방식이 건식 저장 방식입니다. 건식 저장 방식은 자연 순환 공랭식으로 냉각하므로 단순하고 쉽게 저장소를 확장할 수 있는 장점이 있습니다.

• 사용후핵연료 저장소의 안전성

- 사용후핵연료 저장조 비상냉각 기능 보강: 사용후핵연료 저장조에는 펌프를 사용한 강제순환 방식이 사용되기 때문에 원전의 전원 상실시 냉각기능이 상실되어 사용후핵연료의 과열이 초래될 수 있습니다. 후쿠시마 원전 사고에서도 사용후핵연료 저장조 비상냉각 대책이 다각도로 시도되었습니다. 최악의 경우 사용후핵연료 저장조 냉각은 소방차 등으로 외부에서 공급되는 냉각수로 그 기능을 유지할 수록 있도록 하는 비상냉각 기능이 보강되어 있습니다.

- 건식 저장시설 파손 가능성 대비: 건물 외부에 설치되어 있는 다수의 건식 사용후핵연료 저장 용기는 만의 하나 폭격의 주 대상이 될 수 있습니다. 만일 사용후핵연료 저장용기가 파손되면 방사성 물질이 비산되는 피해를 막기는 쉽지 않습니다. 물론 폭격을 상정하면 원자력발전소의 다른 건물과 설비 파손으로 방사성 물질 누출이 더 큰 문제가 될 수 있어 사용후핵연료 저장조 파손만이 특별한 문제는 아니겠지만 그럼에도 불구하고 남북 대치 상황에 있는 우리나라에서는

개별 용기식 건식 저장 방식을 보다는 건물식 모듈형 저장 방식을 택하는 것이 파손 가능성을 줄이는 데 유리할 것이라 판단됩니다.

원자력, 묻고 답하기 중

작성자: 한국원자력학회 소통위원회