[질의 내용]

쉐마기독고등학교에 재학중인 2학년 1반 최정우라고 합니다. 학교숙제로 원전사용에 대한 찬성 입장을 조사하던 중 [https://prezi.com/oamv63hlr4gk/presentation/] 여기에 나와있는 내용에 대한 사실확인이 필요하여 질문드립니다.

파이로프로세싱, [토륨 원전에 대한 기술적인 장애요소는 존재하지 않기에 기술적으로 토륨을 에너지화하는데 문제가 없다. 매우 안전한 원료이며 폐기된 토륨에서 방사선 방출은 200년 정도로 짧다. 토륨은 발전 후 폐기물량도 우라늄보다 적다. 1000메가와트 우라늄 원전 건설비용은 40억 달러 정도 소요되는 반면 10개에서 20개의 토륨발전소를 건설해 연결해도 10억~20억 달러 정도 밖에 소요 되지 않을 만큼 발전소 건설 단가가 낮다.], 등 여기에서 설명되고 있는 내용이 현재 가능한 내용인지 아니면 현재 불가능하거나 사실이 아닌 뇌피셜에 의한 내용인지 알려주시기 바랍니다. 가능하시다면 이 내용에 대해 근거가 나와있는 논문이나 인용할 수있는 것을 알려주시면 감사하겠습니다.

[질의 답변]

PREZI에 올라와 있는 프리젠테이션 내용(https://prezi.com/oamv63hlr4gk/presentation/)에 대해 먼저 말씀을 드리자면, 2013년도에 학교 수업 발표용으로 작성된 내용으로 추측되며 비전문가인 학생들이 인터넷을 통해 얻은 정보를 바탕으로 작위 해석한 내용이 들어있습니다. 일부 내용은 공신력있는 GIF(Gen-IV International Forum, 제4세대 원자력시스템 국제포럼, https://www.gen-4.org/gif/) 사이트에서 얻은 내용도 있지만, 특히 질의하신 아래와 같은 내용들은 정보 소스도 불분명하며 전체 내용에서 일부만 발췌, 나열한 것처럼 보여 불분명한 내용이 포함되어 있습니다.

1. “토륨 원전에 대한 기술적인 장애요소는 존재하지 않기에 기술적으로 토륨을 에너지화하는데 문제가 없     다.”

자연계에 존재하는 토륨은 Th-232 99.98%와 Th-230 0.02% 2종류의 동위원소로 구성이 되어 있으며,    Th-232의 핵분열 반응단면적은 U-235에 비해 매우 낮아 토륨의 대부분을 차지하는 Th-232를 핵연료    집합체로 제조, 경수로에 장전하더라도 핵분열은 거의 일어나지 않아 운전이 불가능합니다. (일반적인     경수로 핵연료는 U-235 3~5%, U-238 95~97%로 구성되며, Th-232는 U-238과 유사한 핵특성을 가     짐)

따라서 토륨을 원자로에 사용하기 위해서는 U-235와 같은 핵분열 물질을 같이 섞어야 사용이 가능하며,    이에 대한 가능성 연구는 여러 나라에서 수행했지만 실제로 원자력발전소에 장전하여 운전하지는 않았    습니다.

2. “매우 안전한 원료이며 폐기된 토륨에서 방사선 방출은 200년 정도로 짧다. 토륨은 발전 후 폐기물량     도 우라늄보다 적다.”

앞서 설명드린 대로 토륨을 경수로용 핵연료로 사용하기 위해서는 U-235와 같은 핵분열물질을 추가해     야 합니다. 또한, 원자로 내에서 Th-232는 중성자를 흡수 후 방사선 붕괴를 거쳐 U-233로 일부 변경     되는데 이 동위원소는 U-235와 유사한 핵 특성을 가집니다. 원자로 안에서 U-235와 상대적으로 적은     양의 U-233은 핵분열을 일으켜 열을 방출시키며, 핵분열의 결과 U-235나 U-233이 2개로 분리되어      발생하는 핵분열 생성물이 생기게 됩니다. 이 핵분열 생성물이 사용후핵연료의 주된 방사선원이 되며      핵분열 생성물 중에는 300년 넘게 방사선을 방출하는 물질도 있습니다.

즉 핵분열반응을 유지하기 위해 토륨도 동일한 U-235를 사용하기 때문에 발생하는 핵분열 생성물도      거의 동일하며, 유사한 양의 방사선을 방출하게 되므로 위의 말은 맞지 않습니다. 다만, 아래의 그림과     같이U-238이 중성자를 흡수 후 생겨나는 Np, Am, Cm 같은 마이너 악티나이드 원소들은 긴 반감기     와 방사능을 갖는 물질들인데 Th-232이 마이너 악티나이드로 변화하는 과정은 U-238 대비 더 오래      걸리기 때문에 마이너 악티나이드 발생량이 적어 우라늄 연료 대비 방사능이 적은 건 사실입니다. 하지     만 마이너 악티나이들은 존재하기 때문에 ‘토륨 연료에서 방사선 방출은 200년’이라는 내용은 맞지 않     습니다.

3. “1000메가와트 우라늄 원전 건설비용은 40억 달러 정도 소요되는 반면 10개에서 20개의 토륨발전소를     건설해 연결해도 10억~20억 달러 정도 밖에 소요 되지 않을 만큼 발전소 건설 단가가 낮다.”

현재 우리나라에서 건설중인 1,400메가와트 우라늄 원전인 신고리 5,6호기의 대당 건설비용은 약 4.3     조로서, ‘1,000MWe 우라늄 원전 건설비용은 약 40억 달러 수준’이라는 내용은 어느 정도 맞습니다만     토륨발전소의 기당 건설비용이 1억 달러라는 내용은 맞지 않는 것 같습니다.

예를 들어 아래의 표와 같이 1,400메가와트 우라늄 원자력 발전소의 건설비용 세부 항목 비율[1]을 살     펴보면, 연료비는 총 건설비용의 7% 수준으로 토륨연료 가격이 0원이라고 가정해도 동일 출력의 토륨     원전의 건설비용은 우라늄 원전의 93%수준인 37억 달러 수준입니다.

비용 항목	기자재비	시공비	간접비	연료비	용지비	이자비	예비비
비율 [%]	44	17	13	7	1	15	3

[참고문헌]

이창훈, 원자력 이용의 사회적 비용, 2015년 추계 한국원자력학회 (2015)