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SMR에 적용될 핵폐기물 처리, 재처리 및 재활용 기술
소형 모듈 원자로(SMR)는 기존 대형 원자로와 마찬가지로 방사성 폐기물을 생성하지만,
소형화된 설계와 최신 기술을 바탕으로 폐기물 관리 방식을 효율적으로 개선할 가능성이 큽니다.
SMR에 적용 가능한 폐기물 처리 및 재활용 기술은 안전성, 경제성, 지속 가능성을 강조합니다.
1. SMR에 적용 가능한 핵폐기물 처리 기술
1) 고화 처리 (Immobilization)
- 유리화 (Vitrification):
- 방사성 폐기물을 유리 형태로 고화하여 안정성을 높이고 장기 저장 가능.
- SMR의 소규모 폐기물에도 적용 가능.
- 세라믹 고화:
- 고온에서 세라믹 형태로 폐기물을 처리하여 물리적, 화학적 안정성을 극대화.
2) 지하 심층 처분 (Deep Geological Disposal)
- 지하 깊은 곳에 폐기물 격리:
- SMR에서 생성된 고준위 폐기물을 500~1000m 깊이에 격리.
- 소형 모듈 원자로의 특성상 폐기물 규모가 작아 더 간단한 구조의 심층 처분 설계 가능.
- 예시: 핀란드의 온칼로(Onkalo) 프로젝트와 유사한 방식.
3) 중간 저장 (Interim Storage)
- 습식 저장:
- 방사성 폐기물을 물속에서 냉각하고 방사선을 차폐.
- 소형 원자로의 연료 사용량에 따라 소규모 저장소 설계 가능.
- 건식 저장:
- 밀봉된 금속 또는 콘크리트 용기에 보관.
- SMR의 현장 설치 특성을 고려한 모듈형 건식 저장 시스템 개발 가능.
2. SMR에 적용 가능한 재처리 기술
1) 플루토늄 및 우라늄 회수
- 재처리 목적: 사용후 핵연료에서 유효 성분(우라늄, 플루토늄)을 추출하여 다시 연료로 사용.
- MOX 연료 제작: 회수한 플루토늄과 우라늄을 혼합 산화물(MOX) 연료로 가공하여 재활용.
- 장점:
- 방사성 폐기물의 양 감소.
- SMR의 소규모 연료 주기에 맞춘 효율적인 재활용 가능.
2) 고속로 기술과의 통합
- BREST-OD-300과 유사한 설계: SMR 설계에 고속로 기술을 통합하여 장반감기 폐기물을 단반감기 물질로 변환.
- 장점:
- 폐기물 유독성 감소.
- 연료 자원 활용 효율 극대화.
3. SMR에 적용 가능한 폐기물 재활용 기술
1) 사용후 핵연료 재활용
- 파이로프로세싱(Pyroprocessing):
- 사용후 연료를 고온에서 전해 공정으로 처리하여 플루토늄, 우라늄을 분리.
- 기존 재처리 기술 대비 소규모 연료 주기에 적합.
- 적용 가능성: SMR 현장에서 자체 처리 설비로 폐기물 재활용 가능.
2) 변환 기술 (Transmutation)
- 중성자 변환:
- SMR 설계에 중성자 변환 시스템 통합, 장반감기 폐기물을 단반감기로 변환.
- 방사성 폐기물의 위험성을 줄이고 장기 저장 부담 감소.
- 장점: 소규모 연료 시스템에 적용 가능.
4. SMR 폐기물 관리의 특화된 장점
- 소규모 폐기물 관리: SMR은 폐기물 발생량이 적어 관리와 처리 용이.
- 현장 관리 유연성: SMR은 모듈형 설계를 통해 현장에서 폐기물 처리 및 재활용 가능.
5. 도전 과제
- 경제성 확보: 첨단 재처리 기술과 현장 통합 시스템 도입 시 초기 투자 비용 증가.
- 기술 개발: 중성자 변환 및 소규모 재처리 기술 상용화까지 시간 소요.
- 사회적 수용성: 폐기물 관리 및 처리 기술에 대한 대중 신뢰 필요.
6. 결론
SMR은 소규모 설계와 높은 안전성을 바탕으로 기존 대형 원자로보다 유연한 폐기물 관리와 재활용 기술을 적용할 수 있습니다.
유리화, 심층 처분, 재처리 및 변환 기술을 통합하여 방사성 폐기물 문제를 효과적으로 해결하고,
지속 가능한 원자력 활용에 기여할 것으로 기대됩니다.
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