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핵무기 연료 ‘플루토늄’은 엄격히 통제





‘사용 후 핵연료’ 바로 알기 ① 사용 후 핵연료란?



원전에 쓰이는 핵연료 다발.



한·미 원자력협정 개정 협상이 2014년 타결 목표로 최근 시작됐다. 특히 ‘사용 후 핵연료’를 어떻게 처리하고 재활용할지가 핫이슈로 떠올랐다. 우리나라가 세계적 원자력발전 강국이 되려면 원전 기술뿐 아니라 연료 또한 자립해야 한다. 그 핵심 과제인 사용 후 핵연료의 재활용 문제를 시리즈로 살펴본다.



원전 연료로 쓰인 뒤 남은 핵연료 물질이다. 원자로에서 일정 기간 핵분열을 통해 전력을 만든 뒤 남은 연료다. 이의 처리 문제는 원자로가 중수로형이냐 경수로형이냐에 따라 다르다.



우리나라의 20기 원자로 가운데 경북 월성원자력 4기만 천연우라늄(0.7%가 우라늄 235, 나머지 대부분은 우라늄 238)을 연료로 사용하는 중수로형이다. 나머지 16기는 핵분열에 기여하는 우라늄 235 농도를 약 4.5%까지 높여 사용하는 경수로형 원자로다.



 경수로형이든 중수로형이든 양의 차이는 있지만 사용 후 핵연료가 나온다. 경수로의 경우 원자로 한 기에 177개, 중수로는 4560개의 핵연료 다발을 장전한다. 중수로는 천연우라늄을 사용하기 때문에 효율이 낮아 핵연료를 많이 쓴다. 이 때문에 4기의 중수로에서 나오는 사용 후 핵연료나 16기의 경수로에서 나오는 사용 후 핵연료는 거의 비슷하다. 원자로 안에서 4년 정도 태운 후 꺼낸 ‘사용 후 핵연료’는 우라늄이 약 95%(U-235 1%, U-238 94%)로 줄어들고 대신 플루토늄이 1%, 핵분열 생성물이 4% 정도 생긴다. 이 중 핵분열 생성물은 폐기 대상이지만 우라늄과 플루토늄은 재처리 과정을 거쳐 적절히 분리하면 원자로 연료로 재활용할 수 있다. 그러나 플루토늄은 핵무기 원료로도 쓰일 수 있는 까닭에 그 재처리가 국제적으로 엄격히 통제된다.



박방주 과학전문기자
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