핵연료주기기술 사용후핵연료 특성 및 재활용 기술

목차

1. 서론
2. 사용 후 핵연료의 특성
3. 재처리 기술 비교
4. 습식 재처리(PUREX)기술
5. 건식 재처리(PyROPROCESSING) 기술

본문내용

1. 서론

핵연료는 원자로 가동 중 핵분열을 일으켜 많은 에너지를 방출하며 이때 핵분열성 물질이 소모되면서 핵분열생성물이 생겨난다. 또 핵연료 물질에 중성자가 흡수되어 새로운 악틴족 원소도 생성된다. 이와 같이 핵반응이 진행됨에 따라 중성자 흡수성이 강한 핵분열생성물질이 핵연료 내에 점점 축적되어 핵연료의 반응성이 떨어지고 결국 핵임계 유지가 어렵게 된다. 이때 사용된 핵연료 (사용후 핵연료)는 원자로로부터 배출되고 새로운 핵연료가 장전된다.
그러나 사용후 핵연료 내에는 아직도 사용되지 않은 핵연료 물질이 일부남아 있으며 또 새로 탄생된 핵분열성 물질도 포함되어 있다. 토륨 연료의 경우는 U233, 우라늄 연료의 경우는 Pu239가 각각 Th232, U238의 중성자 흡수에 의하여 새로이 생성된 핵분열성 물질이다.
이들은 다시 핵연료로 사용할 수 있는 물질인데 단, 핵연료로 재활용하기 위하여 먼저 핵분열생성물로부터 분리, 회수하여야 한다. 이와 같이 사용후 핵연료를 처리하여 핵분열성 물질을 회수하는 과정을 재처리라 한다.

2. 사용후 핵연료의 특성

2.1 사용후 핵연료의 조성

세계적으로 많은 핵연료의 종류가 있지만 현재 우리나라에서 상용으로 사용하고 있는 가압경수로 (PWR)와 가압중수로 (PHWR)의 전형적인 핵연료 조성을 살펴보면 표 1 과 같다. 표 2.1 PWR 과 PHWR 핵연료의 사용전후 조성 비교

2.2 사용후 핵연료의 냉각

사용후 핵연료는 원자로에서 배출될 때 그 방사능이 대단히 크지만 시간이 흐름에 따라 방사성 붕괴에 의하여 방사능 및 붕괴열이 점점 감소한다.(그림 1 참조). 따라서 일정기간 저장(냉각)한 후 재처리함으로써 사용후 핵연료의 방사능과 붕괴열이 줄어들어 핵연료의 취급이 훨씬 용이해진다.

3. 재처리 기술 방식

대규모의 재처리가 시작된 것은 미국의 맨하탄계획에 의하여 플루토늄 생산로의 핵연료로부터 플루토늄을 회수하여 원폭 제조를 그 목적으로 삼던 1940 년대 전반의 일이었다.

참고 자료

없음