미국의 '비밀 합금', 핵폐기물 처리 20년 이상 단축시킨다

[시큐리티팩트=최석윤 기자] 미국 에너지부가 획기적인 기술 혁신으로 사용후핵연료 처리 기간을 20년 이상 단축할 수 있게 됐다. 놀랍게도 핵폐기물 자체가 아닌, 운반선 손잡이에 사용된 '비밀 합금' 덕분이다.

23일(현지 시각) 인터레스팅엔지니어링에 따르면, 미국 에너지부(DOE) 산하 사바나 리버 부지(SRS)는 최근 사용후핵연료 운반체를 재설계하여 영구 처분을 위한 처리 속도를 크게 높이는 시스템을 도입했다. 이 시스템은 기존 운반체가 용해 과정에서 완전히 녹지 않아 발생했던 병목 현상을 해결하며 주목받고 있다.

이번 혁신은 SRS의 H 캐년 화학 분리 시설 운영자들이 용해 과정에서 예상치 못한 지연을 발견하면서 시작됐다. 엔지니어와 운영자들은 특정 유형의 사용후핵연료를 운반하는 데 쓰인 운반체가 연료와 함께 완전히 용해되지 않는다는 사실을 알아냈다.

사바나 리버 핵 솔루션(SRNS)의 사용후핵연료 프로젝트 운영 관리자인 트리스탄 다우니는 "협곡 측에서 상황을 설명했을 때, 우리 엔지니어링 팀은 운반체가 어떻게 만들어졌는지 조사하고 용해 시간을 줄이는 방법을 찾기 위해 노력했다"고 밝혔다.

문제의 핵심은 조사 결과 사용후핵연료가 아닌 운반체 손잡이에 사용된 알루미늄 합금에 있었다. 이에 연구팀은 외부 공급업체와 협력하여 '약간 더 얇고 쉽게 용해되는 합금'을 사용한 대체 운반체를 설계하고 제작했다.

다우니는 "최종 결과는 가장 오랫동안 용해되는 운반체 부분에 사용된 알루미늄 합금을 약간 더 얇고, 더 쉽게 용해되는 합금으로 바꾼 것"이라고 덧붙였다.

겉보기에는 사소해 보이는 이 변화는 SRS의 '가속 분지 재고 정리(Accelerated Basin De-inventory)' 임무에 지대한 영향을 미친다. 이 프로그램은 테네시주 오크리지 국립연구소의 고플럭스 동위원소 반응로(HFIR)에서 나오는 사용후핵연료를 처리하도록 고안됐다. 독특한 원통형 코어 모양을 가진 이 연료는 장기 보관을 위해 유리화(안정적인 유리 형태로 변환)되기 전 SRS로 보내져 용해된다.

새로운 운반체는 연료와 운반체를 질산 용액에 담가 용해 단계를 현저히 가속화시킨다. 이러한 효율성 향상은 프로그램의 핵심적인 부분으로, 이를 통해 SRS는 사용후핵연료 처분을 예정보다 20년 이상 앞당겨 완료하고, 40억 달러 이상을 절감할 수 있을 것으로 기대된다.

SRNS 환경 운영 부문 부사장 닉 밀러는 "우리 직원들은 업무가 가능한 한 안전하고 효율적으로 수행되도록 프로세스 개선과 해결책을 찾기 위해 협력하는 데 능숙하다"고 평가했다.

그는 또한 "이러한 변화를 통해 SRS는 처리 목표를 더 잘 달성하고 오크리지의 HFIR 연구용 원자로의 지속적인 운영을 지원하여 중요한 핵 연구를 완수할 수 있게 되었다"고 강조했다.

새로운 운반선은 이미 준비가 완료되었으며, 다음 HFIR 연료 이송 시 H 캐년으로 투입될 예정이다. 이는 SRS의 지속적인 환경 정화 임무에 있어 중요한 이정표가 될 것으로 보인다.

한편, 전 세계 연구자들은 사용후핵연료의 재활용 및 활용 방안을 계속해서 모색하고 있다. 최근에는 미국 연구팀이 사용후핵연료를 더 안전하고 효율적으로 재활용하는 새로운 화학 공정을 개발했는데, 이 기술은 원심분리기 같은 첨단 장비를 사용해 사용후핵연료에서 귀중한 물질을 방사성 폐기물과 분리하는 방식이다.

최석윤 기자 sukyoon@securityfact.co.kr 이 기자의 다른 기사 보기