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사용후핵연료, 10만 년 동안 보관하는 법

  • 2016.11.09.
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사용후핵연료는 오늘날 원자력 발전을 하고 있는 모든 나라의 고민입니다. 원자력 발전에 필수적인 핵연료는 3~4년마다 교체를 해야 하기 때문에, 부산물로 발생할 수밖에 없습니다. 그러나 사용후핵연료는 매우 위험하며 처분하기가 쉽지 않습니다. 사람에게 영향을 주지 않는 방사능 수치가 되려면 최소 10만 년은 지나야 한다고 합니다. 매우 오랫동안 안전하게 보관해야 하는 ‘사용후핵연료’, 후대에게 영향을 끼치지 않는 방법은 무엇이 있을까요?

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‘사용후핵연료’를 보관하기 위한 고민들

원자력 발전이 시작된 지 60년이 지났지만, 사용후핵연료의 보관방법은 아직도 연구 중입니다. 그동안 ‘바닷속 깊은 곳에 넣기’,’우주로 발사하기’ 같은 여러 가지 방법이 제안되기는 했습니다. 그러나 결과부터 말하자면 ‘불가능하다’ 입니다. 바다에 넣는 방법은 사용후핵연료를 포함한 방사선 폐기물을 유리 고화제라는 고체로 만든 다음 콘크리트에 굳혀서 심해에 넣는 것입니다. 실제로 여러 국가는 깊이 3,500m 이상의 바다에 버리기도 했습니다. 그러나 이 방법은 대체로 ‘중저준위 폐기물’에나 가능하며, 시간이 지나면 부식이 되어 바다에 노출될 수밖에 없습니다. 이것은 바다의 방사능 오염을 뜻하며, 끝내 그 피해는 인류에게로 다시 돌아오게 됩니다.

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‘우주로 발사하기’는 성공한다면 가장 안전한 방법이지만, 아직까지는 불가능하다는 평가를 받고 있습니다. 우주로 발사하는 기술도 부족하며 혹시 사고라도 난다면, 공중에서 방사성 폐기물들이 지구 전체로 퍼지게 됩니다. 또한, 지금의 우주기술로는 발사비용이 엄청나다는 것도 원인입니다. 달에 버릴 수만 있다면 좋겠지만, 인류를 우주로 보내는 미국의 유인달탐사 계획 ‘아폴로 프로젝트’의 비용이 250억달러(한화 약 29조원)이었다는 점을 생각하면, 시기상조라는 평이 많습니다

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현재 가장 합리적인 방법이라 할 수 있는 사용후핵연료 보관법은 ‘땅속 깊숙이 묻기’입니다. 다만 여러 가지 조건이 전제되어야 합니다. 지질학적으로 단단하고 두꺼운 암반층이 최소 10만년동안 방사능을 막아낼 수 있는 곳이어야 합니다. 원자력 발전에서 발생하는 초우라늄 동위 원소인 플루토늄 240의 반감기가 10만년이기 때문입니다.

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세계 최초의 사용후 핵연료 영구보관시설 ‘온칼로’

실제로 핀란드에서는 사용후핵연료를 10만 년 동안 보관할 수 있는 시설 ‘온칼로’를 짓고 있습니다. 2004년부터 건설 중인 이곳은 18억 년 된 화강암 지층을 500m 깊이로 파서, 최대 9.5km의 터널을 지을 예정입니다. 터널은 높이 6.5m, 폭 5.5m의 24톤짜리 덤프트럭이 다닐 수 있을 정도로 넓습니다. 핀란드 정부가 전국의 지질을 10년 이상 조사해서 찾은 이곳(에우라요키)의 암반은 터널 100m를 파는 데 18개월이 걸렸을 정도로 단단하다고 하니, 얼마나 준비를 철저하게 했는지 알 수 있습니다.

Olkiluoto, Finland October 18, 2010 The giant copper and bentonite casks in which Finland proposes to bury its nuclear waste in a geological depository. The world's largest nucear power station is being built at Oikiluoto in southern Finland. The 1600 MW atomic reactor is being made by French company Areva and will cost over Euro 5 billion. Called the EPR or the European Pressurized Reactor it takes in its first load over a 100 tons of enriched uranium. The project is hugely delayed and hugely over budget. This third generation nuclear reactor can withstand a direct hit by Boeing &$& jetliner and is considered the safest plant in the world. Credit and copyright: Pallava Bagla Telephone: (+91 11) 2271 2896 (work) Email: pbagla@vsnl.com Mobile: (+91) 98103 01400 Telephone: (+91 11) 2274 4233 (home)
단단한 암반만큼, 사용후핵연료가 수납되는 용기도 특이합니다. 철과 구리로 만들어진 지름 1m, 길이 3.5m~5.2m의 원통형 2중 용기 ‘캐니스터’로 1차 밀폐합니다. 이후 방수성을 가진 ‘벤토나이트’ 점토로 용기를 2차 밀폐합니다. 콘크리트 대신 벤토나이트를 쓰는 이유는, 벤토나이트가 물과 접촉하면 부피가 늘어나면서 구멍의 빈 공간을 메워버리는 장점이 있기 때문입니다. 시설 안에 사용후핵연료가 가득 차면 마지막으로 동굴 전체를 콘크리트로 막아버리는 3차 밀폐과정을 거쳐 마무리된다고 합니다.

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환경적 요인까지 고려한 설계

온칼로에는 2020년부터 100년 동안 9,000톤의 방사능 폐기물이 저장되며 22세기인 2120년에 폐쇄될 예정이라고 합니다. 그럼에도 10만년동안 보관이 가능할까 라는 의문점이 들게 되는데요. 기상학자들에 따르면 6만년 후에는 지구에 빙하기가 오며, 이때 온칼로 위에는 2~3km 두께의 얼음이 쌓일 것이라고 추측되고 있습니다. 이러한 여러 가지 환경적인 요인까지 감안했을 때 10만 년 동안의 보관이 가능하다고 말하는 것입니다

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가장 중요한 것은 ‘신뢰’

사용후핵연료의 보관문제는 우리나라에도 해당이 됩니다. 우리나라의 사용후핵연료는 현재 각 원전의 수조에 저장이 되고 있지만 2018년에는 포화상태에 이를 거라 예상되고 있습니다. 각 발전소별로 저장 수조를 확장할 계획이지만, 포화 시기가 조금 늦춰질 뿐입니다. 멀지 않은 시점에, 우리나라도 사용후핵연료 영구저장시설을 준비해야 합니다. 핀란드의 온칼로는 철저하게 민주적인 절차를 거쳐 시민과의 소통에 집중하며, 모든 정보를 투명하게 공개하여 시민들의 ‘신뢰’를 얻었다고 합니다. 한국수력원자력 역시 ‘소통’을 바탕으로 하는 원자력 발전을 하도록 노력하겠습니다.

글 : 윤용현 필진
ⓒ 이미지 출처
Sanjin Đumišić
The Australian
Posiva, Straight Talk MD
Kalliosuunnittelu Oy Rockplan Ltd
Life Engineering
Steemit

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