핵연료 재처리

평화적 이용이냐, 핵무기의 준비단계이냐

개요

핵연료 주기에서 마지막 단계인 백엔드 단계중 하나로, 원자력 발전소나 연구용 원자로 등에서 일생을 마친 핵연료를 재처리하는 기술.

왜 필요한가?

기본적으로 원자로에 투입되는 우라늄은 천연 자원으로, 그 양이 한정되어 있다. 화석 연료처럼 일방적으로 캐내기만 하면 언젠가 고갈된다. 다행히도 일생을 마친 핵연료 속에는 못 쓰는 찌거기만 있는 것이 아니라 덜 타고 남은 우라늄도 있다. 이것을 추출하여 다시 원자로에 투입하면 자연에서 우라늄을 캐는 양을 줄일 수 있고, 좀 더 오랫동안 우라늄을 캘 수 있다. 대한민국 같은 자원 빈국은 연료 수입이 줄어들기 때문에 무역 수지 개선에도 도움이 된다.

또한 다 쓴 핵연료를 그냥 폐기처리하면 부피가 만만치 않다. 재처리 과정에서 찌거기만 고농축하여 묻어버리면 부피가 충분히 줄어들게 된다. 공간을 덜 차지하므로 방사능 폐기물 처리시설의 사용 기한이 늘어난다.

논란

재처리 과정에서 나오는 것 중에 쓸만한 게 우라늄도 있지만, 플루토늄도 있다. 플루토늄은 핵무기로 전용하기 가장 쉬운 물질 중 하나이며, 우라늄의 경우도 이 재처리 과정에서 농축과정을 여러번 거치면 무기급 우라늄을 얻어낼 수 있기 때문에 통상 이 재처리 기술을 가지고 있는 국가는 잠재적 핵 보유국으로 봐야 한다는 말이 있을 정도이다.

종류

• DUPIC

  대한민국과 캐나다가 공동 연구하고 있는 방법으로, 경수로에서 나온 사용 후 핵연료를 일정부분 가공하여 CANDU에 집어넣는 방법이다. 서슬퍼런 한미원자력협정 울타리 안에서 그나마 쓸 수 있는 방법이기도 하다. 한 가지 걸림돌이라면 대한민국에 CANDU 노형은 단 4기 뿐이고, 2015년 기준으로 10~20년 내에 설계 수명이 종료된다.

• 파이로프로세싱

  사용 후 핵연료(대개 혼합 산화물 연료)를 건식 처리하는 방식. 방식상 플루토늄과 초우라늄 원소가 섞인다. 이런 이유로 개발을 하고 있으나, 플루토늄과 초우라늄 원소가 같이 섞이게 되면 그만큼 안정성은 어디로... 대한민국에서는 2015년 PRIDE 라는 시험시설을 준공하였다.

• PUREX

  질산에 녹인 사용 후 핵연료를 특수 용매에 섞어서 우라늄과 플루토늄을 분리한다. 현재 재처리 공장이라고 이름 붙인 공장들의 재처리는 이 기술을 기반으로 한다.

사용

• 플루써멀 혹은 혼합산화물 연료(MOX)

  재처리 과정을 거쳐서 나온 부산물(혼합 산화물 연료)을 혼합해 일반 원자로에서 태우는 방법. 무기 아니면 써먹을 데가 없는 플루토늄을 통상 운전에서 소모가 가능하다는 이점이 있다. 여러 국가에서 연구했던 방법이나 후쿠시마 원자력 발전소 사고에서 MOX가 방사능 오염을 증폭하였다는 주장이 제기돼 미래가 불투명하다.