환경일반 관련자료

차세대 원자로 ‘고속증식로’

북한 핵 문제와 국내 원자력발전소 핵 폐기물 처리장 후보지 선정 등 국가적 차원의 굵직한 원자
력 현안들이 이어지고 있다.
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그러나 원자력을 올바로 알고 있는 사람은 많지 않다. 이에 중앙일보는 원자력이란 어떤 것인지
과학적으로 알아보는 시리즈를 마련했다. (편집자)
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원자력 발전의 연료는 우라늄이라는 것, 그리고 우라늄의 원자핵이 쪼개질 때 나오는 에너지에
서 전기를 얻는다는 것은 널리 알려졌다.
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원자력 발전은 ‘중성자’라는 입자가 연료인 우라늄의 원자핵 몇개를 때리면서 시작된다

중성자에 맞은 우라늄은 원자핵이 쪼개지면서 에너지와 함께 자신을 때린 것과 똑같은 중성자를
여러 개 내놓는다. 이 중성자들이 또다른 우라늄의 원자핵을 깨뜨려 계속 에너지를 얻는 것이다.
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그런데 우라늄이 핵분열할 때마다 나오는 수많은 중성자를 그대로 두면 반응이 순식간에 번진
다. 그래서 원자력 발전소에서는 중성자를 잡아먹는 물질(감속재) 속에 연료를 넣어 반응 속도
를 늦추고, 에너지를 천천히 필요한 만큼씩 얻어낸다. 감속재가 일종의 브레이크인 것이다.
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원자로의 종류가 ‘경수로’니 ‘중수로’니 하는데, 바로 감속재가 무엇인가에 따른 구분이다. 보통
의 물을 쓰면 경수로이고, 더 무거운 특수한 물을 사용하는 게 중수로다.
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중수는 고급 양주보다 비싸 1ℓ에 40만원이나 한다. 중수로인 월성 원전에는 원자로 하나에 5백
t, 약 2천억원어치의 중수가 들어 있다.
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감속재 말고 또다른 안전장치도 있다. 처음부터 연료 속에 분열을 일으키는 우라늄을 조금밖에
넣지 않는 것이다. 경수로용 연료는 분열하는 우라늄 함량이 4%밖에 되지 않는다.
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자연에는 쪼개지며 에너지를 내는 우라늄보다 우라늄보다 그렇지 않아 연료로 쓸 수 없는 우라늄
이 더 많다. 반면 원자폭탄은 분열하는 원자들만 모아 놓고, 또 감속재도 쓰지 않아 한꺼번에 엄
청난 에너지를 낸다.
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이때 우라늄을 쓰기도 하지만 분열하면서 농축하기가 더 쉬운 플루토늄을 많이 사용한다.
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최근에는 한번 반응을 일으키면 오히려 처음보다 연료량이 더 많아지는 마술 같은 원자로도 개발
되고 있다. 고속증식로라는 것이다. 고속증식로의 연료는 플루토늄이다.
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경수로처럼 연료의 일부만이 핵반응을 하는 플루토늄이고, 나머지는 핵분열을 안하는 물질이다
물질이다. 그런데 이 물질은 플루토늄이 깨지면서 나오는 중성자에 맞으면 자신이 연료인 플루토
늄으로 변한다.
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때문에 연료가 한번 반응을 일으키면 오히려 처음보다 플루토늄이 많아진다. 이렇게 연료가 늘어
난다(증식한다)고 해서 ‘증식로’라 부른다. 이 증식로는 경수로 등에서 쓰고 남은 연료를 처리하
는 데도 쓰인다.
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경수로에서 나온 연료 폐기물의 99%는 중성자와 반응해 플루토늄이 되는 물질이다. 그래서 이를
증식로에 넣으면 고농도의 플루토늄을 얻을 수 있다. 이렇게 얻은 플루토늄으로 원자탄도 만들
수 있다
북한의 영변 핵 재처리 시설은 증식로와는 다른 방법으로 폐기물에서 원자탄의 재료인 플루토늄
을 뽑아 낸다. 북한이 이것을 가동하겠다고 하고 있어 핵문제가 불거진 것이다.
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현재도 초보적인 증식로가 있다. 그러나 아직 경제성이 떨어진다. 연료 측면에서는 이점이 있지
만 건설비 등이 경수로보다 훨씬 많이 든다.
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이런 단점을 극복한 증식로를 만들어내는 데 지금 우리나라를 비롯해 많은 나라가 열을 올리고
있다. 우리나라는 기본 설계를 끝낸 상황.
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지난해 7월 브라질에서 한국.미국.프랑스 등 원자력 선진 10개국이 모인 가운데 열린 차세대 원
자로 개발 회의에서는 우리나라의 고속증식로 모델이 모범 설계작으로 뽑히기도 했다.
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한편으로 미국의 원자력 관계자들이 한국에 오면 반드시 고속증식로 연구팀을 찾는다고 한다. 혹
시 핵무기 개발의 낌새는 없는지 예의 주시하는 것 같다고 우리 측 관계자들은 전한다.
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차세대 원자로 기술을 국제적으로 인정받으면서, 동시에 핵무기 개발을 하는 것은 아닌지 의혹
도 받는 것이 우리의 현실이다.
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권혁주 기자
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2003.02.19

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