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원자력硏, 원전 방사성폐기물 재활용기술 개발…"3000억 이상 절감" 기대

대전=김종연 기자2021.04.13 13:19
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연구진이 탄화붕소 중성자흡수체 시제품을 들고 있다. /사진제공=한국원자력연구원
연구진이 탄화붕소 중성자흡수체 시제품을 들고 있다. /사진제공=한국원자력연구원
국내에서 방사성폐기물을 재활용 할 수 있는 기술이 개발됐다. 이로 인해 위험성 논란 종식과 막대한 비용절감까지이뤄질 것으로 기대되고 있다.

한국원자력연구원(원장 박원석)은 저준위 방사성폐기물을 안정적인 탄화붕소(B4C)로 전환해 중성자흡수체로 새롭게 활용하는 기술을 개발했다고 13일 밝혔다. 이로 인해 방사성폐기물의 양을 획기적으로 줄여 처분 비용을 낮추는 동시에 고가의 중성자흡수체 구입비까지 절감시킬 수 있다.

과학기술정보통신부 원자력연구개발사업으로 원자력연구원 고방사성폐기물처리연구실의 박환서 박사 연구팀에서 개발한 이 기술은 원자력발전소 내 보관중인 200리터 5천 드럼 규모의 폐활성탄과 붕산을 함유한 건조분말 약 2만 드럼을 이용한다. 폐활성탄의 구성성분인 탄소(C)와 붕산건조분말 중 붕소(B)를 탄화붕소(B4C)로 합성해 사용후핵연료 건식저장 시 핵분열을 방지하는 중성자흡수체로 활용하는 기술이다.

중성자 흡수체는 높은 중성자 흡수능을 가진 물질로, 원자로의 출력을 제어하거나 핵물질의 저장 및 운반 시 연쇄적인 핵분열을 방지하기 위해 사용되고 있다. 중성자 피폭을 방지하기 위한 차폐재로도 이용하고 있는데, 방사성폐기물이 이 중성자흡수제로 활용되는 기술이 개발돼 관심이 집중되고 있다.

연구팀은 여기에 운영, 해체과정에서 상당량 발생하는 금속류 폐기물 중 극저준위 금속폐기물을 이용해 중성자흡수체를 담는 지지체까지 제조해 폐기물 양을 더욱 줄였다.

단순히 탄화붕소(B4C)로 전환만 해 처분할 경우에도, 폐활성탄과 붕산폐액 건조분말보다 물리화학적 안정성이 뛰어나 특수용기(HIC, High Integrity Can)를 활용하지 않고 경주처분장의 처분인수기준을 만족할 수 있다. 또한 처분부피를 약 30% 이하로 경감할 수 있어, 3000억 원 이상의 경제적 효과를 얻을 수 있다.

사용후핵연료 건식저장 시 임계제어용 중성자흡수체로 제조하여 활용할 경우에는 중성자흡수체(저장용기 1개당 수천만원)의 구입비용을 절감하고, 사용한 중성자흡수체를 처분하는데 드는 부담도 없앨 수 있다.

원자력발전소에서는 매년 공기정화계통에서 폐활성탄 약 100드럼, 원자로 감속재로 쓰이는 붕산도 약 수백드럼 폐기물로 발생한다. 또한, 고리1호기 등 원자력발전소 해체과정에서는 배관, 부품 등 금속류 폐기물이 호기당 수천 드럼이 발생할 것으로 예상되고 있다.

하지만 이번에 개발한 기술을 활용할 경우, 폐활성탄과 붕산은 전량 새롭게 활용 가능할 것으로 예상한다. 원자력시설 해체과정에서 발생하는 금속류 폐기물의 경우, 처분부담이 크기 때문에 같이 활용하면 비용히 현저히 줄어들 것으로 보인다.


방사성폐기물은 원자력발전소뿐만 아니라 병원, 산업체, 연구기관에서 방사성물질을 이용하는 과정에서 발생한다. 저준위폐기물의 경우 200리터 드럼 안에 안전하게 포장해 경주 중·저준위방사성폐기물 처분장으로 보내진다. 처리비용은 한 드럼당 1500만 원 정도다.

고방사성폐기물처리연구실 박환서 실장은 “일반 산업폐기물을 재활용하듯, 방사성폐기물도 또 하나의 유용한 자원으로 발상을 전환하면 국내 방사성폐기물 관리에 커다란 혁신을 가져올 수 있다”며 “향후 지속적인 연구개발을 통해 실용화에 더욱 노력할 것”이라고 밝혔다.



대전=김종연 기자

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