방사성 폐기물(radioactive waste)이란 핵물리학 연구소, 원자력 관련 산업, 원자력 발전소 등에서 나오는 쓰레기를 말한다.
중·저준위 방사성 폐기물[편집 | 원본 편집]
단위 부피당 방출 방사능이 적은 폐기물이다. 주로 근무자들이 착용했던 작업복, 장갑, 신발과 환기 시설 필터, 비 원자로 계통 부품들이 여기에 속한다.
- 고체 폐기물: 지정된 장소에 한데 모아 콘크리트에 굳혀서 매립한다. 시설 조건을 만족할 경우 소각도 가능하다.
- 기체·액체 폐기물: 필터에 걸러 정화한 후 자연에 방류한다. 필터 및 걸러진 찌꺼기는 고체 폐기물로 처리한다.
고준위 방사성 폐기물[편집 | 원본 편집]
폐기한 원자로 시설과 사용후 핵연료가 여기에 속하는 데, 사용후 핵연료는 주기적으로 쏟아져 나오기 때문에 고준위 폐기물 대책은 핵연료 처리에 쏠려 있다.
갓 꺼낸 고준위 폐기물을 내버려두면 1800도까지 올라가 피복재를 녹이므로 냉각을 시켜줘야 한다. 따라서 갓 꺼낸 고준위 폐기물은 2시간내로 냉각시켜줘야 한다. 주로 수조에 담궈서 10~50년까지 냉각되야 된다. 중수로의 경우 10년 수조 냉각 후 공기 냉각이 가능하다. 하지만 경수로의 경우는 30년 이상 수조 냉각을 시켜주어야 한다. 왜냐하면 중수로는 천연우라늄을 사용해 핵분열 생성물의 농도가 낮아 열 발생량이 낮지만, 경수로는 4.5% 농축된 우라늄을 사용해 핵분열 생성물의 농도가 높아 그만큼 뜨겁고, 열이 더 오래가기 때문이다.
어느 정도 냉각되더라도 바로 땅에 묻을 수는 없다. 왜냐하면 중수로의 경우 40년, 경수로의 경우 80년을 냉각시켜도 핵폐기물의 온도는 섭씨 100도가 넘기 때문에 땅에 묻을 경우 철이나 구리를 이용한 드럼통은 부식되어 새어나올 수 있기 때문이다. 이렇게 긴 기간 동안 보관되어야 하므로 지질 문제에도 노출되게 된다.
따라서 텅스텐 보관통, 백금족 코팅 보관통 등이 연구되고 있다.
초우라늄 동위원소[편집 | 원본 편집]
- 플루토늄-239
- 반감기 24,100년으로 주로 알파선을 내뿜으며 원자로에서 다량 생성된다. 경수로 핵폐기물 생성물 중 0.9%가 생성되며 보관기간은 80만년에 이른다. 1kg당 1.9W의 에너지를 내뿜기 때문에 환경에 노출되면 위험하지만 주로 알파선을 내뿜기 때문에 좋은 핵무기의 제료가 된다. 다만 플루토늄-239는 그 양이 계속 쌓이고 있기 때문에 재처리를 해서 반드시 써야만 한다.
- 플루토늄-240
- 반감기 6560년으로 1kg당 6.9kW의 에너지를 내뿜기 때문에 극히 위험하다. 양도 다량 생성되므로 핵 폐기물 저장에 가장 까다롭게 취급된다. 10만년 이상 보관해야만 한다.
- 아메리슘-241
- 반감기 14.5년인 플루토늄-241이 붕괴하여 생성되므로 핵폐기물에서 다량 생성된다. 반감기는 432.2년이며, 감마선을 소량 내뿜으므로 극히 위험하며, 보관기관도 1만년에 이른다.
- 플루토늄-242
- 반감기 37만 3천년으로 극히 위험하지만 양이 적게 생성되므로, 미래에 핵연료에 섞어 쓰는 방법으로 고갈시키는 방법이 가능하다.
핵분열 생성물[편집 | 원본 편집]
- 스트론튬-90
- 엄청난 열을 내뿜고 핵분열 생성물에서 다량 생성된다. 1kg당 2.2kw의 열을 내뿜기 때문에 극히 위험하며 반감기가 28.9년에 이른다. 이 동위체는 지르코늄-90으로 붕괴되는데 자원으로 꺼내쓰려면 900년을 보관해야 한다.
- 세슘-137
- 반감기 30.1년이며, 감마선도 다량 내뿜으로므로 핵분열 생성물 중 가장 위험하다. 이 동위체가 환경에 노출되려면 950년은 보관해야 환경에 무해해진다.
- 사마륨-151
- 반감기 96.5년으로 약한 베타선을 내뿜지만 양도 어느 정도 생성되므로 위험하다. 사마륨-151은 핵폐기물의 저장기간을 늘리는 주요 원인으로 2200년 이상 보관해주어야 한다.
- 크립톤-85
- 반감기 10년으로 재처리시 가장 위험한 동위체이다. 짧은 기간 냉각 후 재처리시에는 뜨거운 열이 많이 남아 있어 크립톤-85가 상당량이 대기 중에 유출 될 수 있다. 이 동위체는 130년은 보관해야 안정화된다.
처분 방법[편집 | 원본 편집]
- 지하터널형 매립
- 지하 암반에 터널을 파내려가고, 터널에 폐기물을 모아 매립한 뒤 터널을 폐기해버리는 방법. 고준위 폐기물일수록 더 깊게 파내려가야 안정된 암반에서 장기간 보관할 수 있다.
- 표층 매립
- 지표에 폐기물을 쌓아올리고 그 위를 표토로 쌓는 방법. 중저준위 폐기물에서만 사용하는 방법이다.
방사성 폐기물 처리 문제[편집 | 원본 편집]
- 입지 문제
- 방사성 폐기물, 그 중에서도 고준위 폐기물은 장기간 보관되어야 하기 때문에 입지 선정이 중요하다. 문제는 그렇게 오랫동안 버틸만한 지층을 찾기도 어렵고, 찾았어도 시민사회나 환경단체의 반대에 부딪친다는 점이다. 세계적으로 고준위 영구 폐기장을 조성한 곳은 다섯 손가락 안에 꼽을 수 있다.
- 해양 투기
- 해양환경의 인식성이 낮았고 핵실험이 잦았던 냉전기에 해양 핵실험을 했을 뿐만 아니라 방사성 폐기물을 해양 투기하는 경우도 잦았다. 70년대 초 런던조약이 체결된 뒤로 해양투기는 크게 줄었으나 강제성은 없기 때문에 종종 해양투기가 발생하고 있다. 한국은 1968년~1972년에 걸쳐 울진 앞바다에 115드럼(45톤)을 투기한 뒤로 더 이상의 해양투기는 하고 있지 않으나, 당시 시행했던 해양투기에 대한 서면 자료가 없어 어떤 핵종을 얼마나 투하했는지에 대한 분석이 결여되어 있다.