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송년호 특별부록 | 한국의 核주권

핵연료 제조본부 ‘한전원자력연료’

비핵화 선언은 이미 폐기…핵연료 확보 위한 농축에 도전하라!

  • 양창국 지구문학회장, 전 한전원자력연료주식회사 사장 ckyang41@hanmail.net

핵연료 제조본부 ‘한전원자력연료’

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핵연료 제조본부 ‘한전원자력연료’

2006년 6월5일 브라질 INB사와 핵연료 부품 수출 계약을 체결한 원자력연료주식회사.

플루토늄으로 핵무기를 만들 때는 전체 플루토늄 중에서 핵분열을 일으키는 플루토늄-239와 241을 더한 비율이 90% 이상되어야 한다. 원자력발전소에서 4~5년 타고 난 사용후핵연료에 함유된 플루토늄 중 플루토늄-239와 241의 비율은 약 70% 이다.

경수로에서 나온 사용후핵연료에는 농축도 0.9% 내외의 우라늄이 약 95%, 플루토늄이 약 1%, 고준위 방사성폐기물이 약 4% 들어 있다. 사용후핵연료의 우라늄 농축도는 천연 우라늄보다 높다. 또 여기에 들어 있는 플루토늄도 핵연료로 사용할 수 있으므로 이를 화학적으로 처리해, 우라늄과 플루토늄, 고준위 방사성폐기물로 분리하는데 이를 재처리 공정이라고 한다.

재처리를 통해 회수된 우라늄은 농축, 성형가공 과정을 거쳐 원자로용 연료로 사용하고 플루토늄은 천연 우라늄과 섞어 혼합연료를 만들어 핵연료로 사용한다. 그리고 고준위 방사성폐기물은 유리(琉璃) 형태로 고화(固化)해 영구 처분한다.

재처리로 회수한 플루토늄은 주로 고속증식로용 핵연료로 사용될 것으로 예상되었다. 그런데 고속증식로의 상용화가 2030년대 이후로 연기됨에 따라 재처리로 회수한 플루토늄의 처리·처분이 문제로 대두되었다.

이러한 문제를 해결하기 위한 방법의 하나로 천연 우라늄에 재처리로 얻은 플루토늄을 4~12% 섞은 혼합연료(MOX)로 만들어 경수로에 사용하는 방안이 나왔다. 현재 프랑스·스위스·벨기에 같은 유럽 국가는 이 혼합연료를 사용하고 있다. 일본도 수년 내 사용할 전망이다.



미국과 러시아는 2003년까지 양국이 보유한 핵무기의 3분의 2를 폐기한다는 내용의 전략무기감축협정(START)을 체결했다. 이 협정에서 두 나라는 해체된 핵무기에서 회수한 플루토늄 가운데 일부인 34t을 평화적인 목적으로 사용하거나 폐기하기로 합의했다.

후행 핵주기 완성해야

2000년대 초까지 미국은 핵 확산 위험성을 이유로 혼합연료 사용을 반대해왔다. 그러나 34t의 플루토늄을 처리·처분하기로 러시아와 합의함에 따라 이중 25.5t을 혼합연료로 만들어 원자력발전소에서 사용한다는 결정을 내렸다. 미국은 프랑스 기술로 혼합연료 제조시설을 건설하고 있다. 나머지 8.5t은 핵연료로 사용하지 않고 폐기할 방침이다.

러시아는 34t 전량을 혼합연료로 사용한다는 계획을 세웠다. 그러나 재원을 마련하지 못해 아직 혼합연료 공장을 착공하지 못하고 있다.

핵연료 제조과정은, 새 연료를 만들고 이 연료를 원자로에서 태운 후, 사용후핵연료를 재처리해 우라늄과 플루토늄을 회수해서 다시 사용하는 순환(循環)과정을 이룬다. 이를 ‘핵연료 주기’라고 부른다. 새 연료를 만드는 과정을 선행 핵주기, 사용후핵연료를 처리·처분하는 과정을 후행 핵주기라 한다.

1945년 미국이 일본 히로시마와 나가사키에 투하한 두 발의 원자폭탄은 제2차 세계대전을 조기에 종결하는 데 결정적인 역할을 했다. 히로시마에 떨어진 원자폭탄은 90% 이상 고농축한 우라늄을 원료로 제작한 ‘우라늄탄’이고, 나가사키에 떨어진 원자폭탄은 사용후핵연료를 재처리해 회수한 플루토늄으로 만든 ‘플루토늄탄’이다.

제2차 세계대전 후 강대국들은 핵무기 개발에 박차를 가하여 1948년 소련, 1952년 영국, 1962년 프랑스, 1964년 중국이 원자폭탄 제조에 성공했다. 이 다섯 나라는 유엔 안전보장이사회를 구성한 다섯 나라와 일치하는데, 핵무기를 보유한 다섯 나라는 더 이상의 핵무기 확산을 막기 위해 핵 비확산조약(NPT)을 제의하였다.

1970년 발효된 NPT는 ‘원자력의 평화적 이용은 보장하되 더 이상 핵무기가 수평적으로 확산되는 것을 막기 위해 5개 핵보유국을 제외한 나라들은 핵무기의 개발, 보유, 배치를 금지한다. 원자력의 평화적 이용 여부를 확인하기 위해 국제원자력기구(IAEA)의 감시 감독을 받는 핵 안전보장조치를 이행한다’는 것이 주 내용이다.

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양창국 지구문학회장, 전 한전원자력연료주식회사 사장 ckyang41@hanmail.net
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