고온전해분리 기술의 개요 및 기존 핵연료주기 대체 기술로서의 적합성 검토

• 영문명: Investigation of Pyroprocessing Concept and Its Applicability as an Alternative Technology for Conventional Fuel Cycle
• 발행기관: 한국방사성폐기물학회
• 저자명: 유재형 이병직 이한수 김응호
• 간행물 정보: 『Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology (JNFCWT)』Vol.5 No.4, 283~295쪽, 전체 13쪽
• 주제분류: 공학 > 공학일반
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2007.12.31

국문 초록

본 연구에서는 경수로 사용후핵연료로부터 다시 핵연료 물질로 재사용할 수 있는 우라늄과 초우라늄원소군을 분리/회수하기 위한 고온전해분리 공정(Pyroprocessing)의 기술적 타당성을 조사하였으며, 나아가서 핵비확산 측면에서 기존 핵연료주기기술의 대체기술로서 적합성이 있는지를 검토하였다. 먼저 고온전해분리 공정에 편입될 각종 단위공정을 조합하여 전체 공정을 구성하였다. 그리고 사용후핵연료에 들어 있는 여러 가지 물질들의 분리 과정에서, 본 연구에서 확보한 실험결과와 관련 문헌에 발표된 각종 분리도 자료를 바탕으로 문제의 원소군들 즉, 우라늄, 초우라늄원소군, 희토류, 귀금속류, 그리고 열발생원소군들이 공정흐름도에서 어떤 경로를 따라 흘러가는지 그 향방을 추적하여 보았다. 결과적으로 전체 공정의 물질수지 산출 결과에 의하면 우라늄과 초우라늄원소군(TRU)은 각각 98.0 wt%, 97.0 wt%가 제품으로 회수될 수 있으며 나머지 원소군들은 대부분 제거되어 방사성폐기물로 분리될 수 있음을 파악하였다. 게다가 초우라늄원소군 제품이 상당한 ϒ-방사선과 중성자선을 방출하고 있어 핵비확산에 유리하게 작용하고 있음을 알 수 있었다.

영문 초록

The technical feasibility of a pyroprocessing of PWR spent fuels to recover nuclear fuel materials, uranium and transuranic elements group(TRU), was examined in this study. Also its applicability as a new fuel cycle technology in terms of non-proliferation was investigated. First, various unit processes were combined to a pyroprocess. Then the flow aspects of such materials of issue as uranium, transuraniums, rare earth, noble metals and heat generating elements were examined on the flowsheet, which was obtained by the assumptions on the basis of various experimental results in this work or separation data collected from literatures. Consequently, the calculated results of the material balance for the whole process showed that uranium and TRU could be recovered as products by 98.4 % and 97.0 %, respectively, from a PWR spent fuel while removing the other elemental groups into radioactive wastes. On the one hand, the TRU product was found to emit a considerable amount of ϒ-ray as well as neutrons favorably contributing to the strategy of proliferation resistance.

키워드

사용후핵연료 고온전해분리 핵연료주기 우라늄 및 초우라늄원소군의 분리 핵비확산 Pyroprocessing of spent fuel Nuclear fuel cycle Separation of uranium and TRU Non-proliferation