핵폐기물의 재처리/박군철 서울대교수·핵공학(굄돌)

핵연료에는 두가지 물질이 있다.하나는 중성자를 흡수하면 바로 핵반응을 일으킬 수 있는 핵분열성 물질로서 우라늄 235(U­235)와 플루토늄 239(Pu­239)등을 말하고 다른 하나는 중성자를 흡수하면 바로 핵반응은 일으킬 수 없지만 앞의 핵분열성 물질로 바뀌는 핵원료성 물질로서 우라늄 238과 토륨 232와 같은 물질을 말한다.지구상에 자연적으로 존재하는 핵분열성 물질로는 U­235가 유일하며 플루토늄과 같은 기타 동위원소는 원자로등에서의 핵반응에 의해서만 생성될 수 있다.즉 원자로 핵연료의 약97%에 해당하는 우라늄 238이 중성자를 흡수하여 PU­239로 전환되는 것이다.

원자로로 부터 핵폭탄의 원료가 되는 플루토늄을 추출한다는 말은 그렇게 생성된 PU­239가 중성자를 흡수하여 다른 안정된 물질로 바뀌기 전,핵연료내 농도가 가장 높을 때 이를 핵연료로부터 분리,추출함을 말한다.이러한 PU­239는 핵폭탄의 원료로 가장 적합하고 흡입시 인체에 미치는 해도 크기 때문에 매우 위험한 물질임에는 틀림없으나 한편 이것은 고속증식로에 우라늄과혼합하여 다시 연료로 사용할 수도 있다.또한 플루토늄은 자연붕괴하는데는 오랜 시간(몇만년)이 걸리기 때문에 이것을 함유하고 있는 원전 사용후핵연료를 처분하는데는 많은 어려움이 있다.

결국 문제의 플루토늄은 원자로에서 생성되고 원자력발전을 계속하는한 그것을 함유하고 있는 사용후핵연료의 축적은 피할 수 없다.그러면 원자력을 포기하는 것외에는 방법이 없는가? 그러나 계속적인 전력수요중대,자원의 한정과 원전의 장점(깨끗한 에너지)상 그럴 수는 없다.따라서 유일하고 가장 안전하게 플루토늄을 제거할 수 있는 방법은 자기가 태어난 원자료에 넣어 다시 태우는 수밖에 없다.그러기 위해서는 사용후핵연료를 재처리해야만 하고,이 경우 폐기물처분은 물론 부가적으로 절대적인 양(약95%)으로 잔존하고 있는 우라늄도 재사용할 수 있어 자원 활용의 극대화에도 크게 부합된다.

그리고 또하나 세계적으로 크게 문제가 되고 있는 것은 미·소간 군비축소에 따라 해체된 핵탄두에서 나온 플루토늄이다.앞으로 러시아에서만도 약 2만개의 핵탄두가 해체될 예정이며 현재에도 무기용 플루토늄을 약 100t가량 보유하고 있는 것으로 추정된다.

따라서 원자력발전에서 가장 문제가 되는 폐기물을 효과적으로 처분하고 우라늄의 이용을 극대화하기 위해서라도 비록 늦었지만 우리나라도 재처리에 대한 기초기술 연구를 활성화하여야 할 것이다.