파이로프로세싱 (Pyroprocessing)

원자력공학
한 줄 정의: 고온의 용융염을 이용한 전해정련 등 건식 화학 공정을 통해 사용후핵연료에서 우라늄과 초우라늄 원소를 회수하는 재처리 기술입니다.

쉽게 풀면

기존의 대표적인 재처리 방식인 퓨렉스 공정은 산 용액을 이용한 습식 공정인 데 비해, 파이로프로세싱은 물이나 유기용매를 쓰지 않고 고온에서 녹인 염을 매개로 전기화학 반응을 일으켜 필요한 물질을 분리하는 건식 공정입니다. 뜨거운 용융 상태의 소금물 같은 매질 속에서 전기를 이용해 원하는 금속 성분만 골라내는 방식이라고 이해하면 쉽습니다. 우라늄과 플루토늄을 따로 분리하지 않고 초우라늄 원소들을 함께 회수하는 특징이 있습니다.

왜 중요한가

파이로프로세싱은 플루토늄을 단독으로 분리하지 않는 공정 특성 때문에 기존 습식 재처리보다 핵비확산 저항성이 높다고 평가되어, 대안적 폐쇄형핵연료주기 기술로 활발히 연구되고 있습니다. 또한 마이너악티나이드를 함께 회수해 고준위 폐기물의 장기 위해도를 낮추는 방안으로도 주목받습니다.

논문에서는 이렇게 쓰입니다

"파이로프로세싱의 전해정련 공정에서는 용융염 매질 내 음극에 우라늄이 선택적으로 석출된다."

파이로프로세싱의 핵심 반응인 전해정련 원리를 설명하는 문장입니다.

"파이로프로세싱은 우라늄과 초우라늄 원소를 함께 회수함으로써 순수 플루토늄 분리를 방지하는 확산저항성 특성을 갖는다."

이 기술의 핵비확산 측면 장점을 다루는 예문입니다.

조금 더 깊게 보면

파이로프로세싱은 일반적으로 사용후핵연료를 전해환원하여 금속 형태로 만드는 단계와, 이를 용융염 전해정련조에서 전기분해해 우라늄과 초우라늄 원소를 회수하는 단계로 구성됩니다. 회수된 물질은 이후 금속 연료나 다른 형태의 연료로 재가공되는 방안이 연구되고 있으며, 이는 소듐냉각고속로와 같은 특정 원자로 노형과 연계해 검토되는 경우가 많습니다.

주의할 점

파이로프로세싱은 아직 상업 규모로 전면 실용화된 기술이라기보다는 실증·연구개발 단계에 있는 기술이라는 점을 감안해서 이해할 필요가 있으며, 세부 수율이나 성능 수치는 원 논문을 확인하는 것이 바람직합니다.

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