연구진이 탄화붕소 중성자흡수체 시제품을 들고 있다. 왼쪽부터 박환서 고방사성폐기물처리연구실장, 이기락 선임연구원. 한국원자력연구원 제공
국내 연구진이 막대한 처분 비용이 들어가는 방사성폐기물을 재사용하는 기술을 개발했다.
원자력발전소에 보관 중인 수만 드럼 분량의 방사성폐기물 처리·처분에 새로운 해결책을 제시할 것으로 기대를 모은다.
한국원자력연구원은 박환석 박사 연구팀이 저준위 방사성 폐기물을 피폭 방지 중성자 흡수체로 재활용하는 기술을 개발했다고 13일 밝혔다.
방사성폐기물의 양을 획기적으로 줄여 처분 비용을 낮추는 동시에 고가의 중성자흡수체 구입비까지 절감하는 일석이조의 효과를 누릴 수 있는 기술이다. 연구팀은 저준위 방사성 폐기물을 탄화붕소로 전환해 핵물질 저장·운반 때 연쇄적인 핵분열을 막거나 중성자 피폭을 방지하는 데 쓰는 중성자 흡수체로 재활용했다.
이 기술은 원자력발전소 내 보관 중인 폐활성탄(약 5천 드럼, 200ℓ/드럼)과 붕산을 함유한 건조분말(약 2만 드럼, 200ℓ/드럼)을 이용한다. 폐활성탄의 구성 성분인 탄소(C)와 붕산건조분말 중 붕소(B)를 탄화붕소(B4C)로 합성해 사용후핵연료 건식저장 시 핵분열을 방지하는 중성자흡수체로 활용한다.
활성탄은 마이크로웨이브를 흡수하면 발열하는 특성을 가진다. 산업용으로 흔히 쓰이는 고출력 마이크로웨이브 장치를 이용해 폐활성탄과 붕산폐액 건조 분말을 1천500도 이상으로 빠르게 가온하면 탄소와 붕소를 제외한 대부분의 물질은 휘발해 분리되고 탄화붕소가 형성된다고 연구팀은 설명했다.
여기에 운영과 해체과정에서 상당량 발생하는 금속류 폐기물 중 극저준위 금속폐기물을 이용해 중성자흡수체를 담는 지지체까지 제조하면서 폐기물량을 더욱 줄일 수 있다고 연구팀은 덧붙였다.
지금까지 국내외에서 극저준위 이하 방사성폐기물 재활용은 단순히 물리적 형태의 전환을 통해 방사성폐기물 처분동굴의 채움재, 관리시설 내 차폐재, 보조 인공구조물 등으로 활용하는 게 전부였다. 하지만 이번에 개발한 기술은 서로 다른 세 가지 방사성폐기물을 합성하고 재구성해 활용하도록 가치를 부여했다.
국내 원전에서 보관 중인 저준위 방사성 폐기물 2만5천 드럼에 기술을 적용할 경우 최대 3천억 원의 처분 비용을 절감하는 효과를 거둘 것으로 기대를 모은다.
고방사성폐기물처리연구실 박환서 실장은 "일반 산업폐기물을 재활용하듯 방사성폐기물도 또 하나의 유용한 자원으로 발상을 전환하면 국내 방사성폐기물 관리에 혁신을 가져올 수 있다"며 "연구개발을 통해 실용화에 노력하겠다"고 말했다.