보도자료
- 작성일
- 2020.12.02
- 조회수
- 8,730
- 원자력연, 아메리슘, 플루토늄, 우라늄의 새로운 화학반응 연구결과 발표 -
- 사용후핵연료 처분 안정성 평가 자료로 활용 -
□ 전 세계 연구자들이 원자력발전소에서 나오는 사용후핵연료를 안전하게 처분하기 위한 연구에 힘쓰고 있다. 그 중 가장 안전한 처분기술로 지목하는 심지층 처분 기술을 완성하기 위해 초장기간 동안 사용후핵연료가 지하에서 어떻게 반응하며 변형될 수 있는지 알아내는데 집중한다. 최근 국내 연구진이 사용후핵연료에 포함된 희소 원소들이 지하수 등에 어떻게 반응하는지를 잇달아 연구, 발표했다.
□ 한국원자력연구원(원장 박원석)은 국내 대학 연구진과 공동으로 아메리슘(Am), 플루토늄(Pu), 우라늄(U)의 화학반응을 새롭게 규명했다고 2일 밝혔다. 이 연구결과는 올해 국제 학술지에 연이어 발표됐다.
ㅇ 아메리슘, 플루토늄, 우라늄은 높은 방사성과 핵비확산 정책으로 인해 취급이 극히 제한되어 연구가 까다롭다. 이번 연구결과는 연구가 어려운 희소 원소가 심지층의 지하수에서 어떻게 반응하는지 분자 수준에서 규명한 우수한 연구 성과로 학계에서 주목받고 있다.
ㅇ 이는 사용후핵연료에 존재하는 원소들이 지하수 중의 물질과 결합해 어떻게 변하고, 이동, 확산하는지 예측할 수 있는 핵심 기초자료로 중요한 의미를 가진다.
사진 1. 원자력연구원이 최신 분광해석기법을 이용해 사용후핵연료 핵심원소들의 화학분석 자료를 발표했다
□ 맨해튼 프로젝트에서 처음 발견된 인공 방사성 금속인 아메리슘에 관한 연구는 고려대학교 곽경원 교수 등과 함께 진행했다. 분자 수준에서 아메리슘 화합물의 안정성과 아메리슘 원자에 빛을 쏘였을 때 나타나는 분광 특성의 상관관계를 제시하고, 원소가 결합하는 특성을 발견해 발표했다.
ㅇ 이 연구결과는 관련 기초연구에 큰 기여를 한 것으로 평가받으며, 미국화학회(American Chemical Society)가 발간하는 국제학술지 ‘인올가닉 케미스트리(Inorganic Chemistry)’ 10월호에 게재됐다.
사진 2. 아메리슘 연구결과가 국제학술지 ‘인올가닉 케미스트리’ 10월호에 게재됐다
□ 플루토늄에 대한 연구는 KAIST 윤종일 교수 연구팀과 함께 진행했다. 플루토늄이 자연에 존재하는 탄산이온, 알칼리 토금속과 결합해 3성분 화합물(칼슘 플루토닐 카보네이트 화합물(CaPuO2(CO3)32-), 마그네슘 플루토닐 카보네이트 화합물(MgPuO2(CO3)32-))로 변하는 현상을 최초로 규명해, 국제 학계의 주목을 받고 있다.
ㅇ 이는 영국왕립화학회(Royal Society of Chemistry)가 발간하는 국제학술지 ‘달튼 트랜스액션(Dalton Transactions)’ 9월호에 게재되었고, 무기화학 분야에서 중요성과 우수성을 인정받아 그 달 가장 뛰어난 논문인 ‘달튼 트랜스액션 핫 아티클(Dalton Transactions HOT Article)’로 선정됐다.
사진 3. 플루토늄에 대한 연구결과가 국제학술지 ‘달튼 트랜스액션’ 9월호에 게재됐다
□ 우라늄은 사용후핵연료의 95% 이상을 차지한다. 사용후핵연료를 심지층 처분하는 경우 산소가 없는 깊은 땅 속에 보관하게 된다. 이 때 우라늄 또한 산소와 결합하지 않은 환원 상태의 우라늄(U(Ⅳ))으로 존재하게 되므로 이에 대한 연구가 특히 중요하다. 원자력연구원은 최신 분광해석기법※을 이용해 환원상태 우라늄의 화학적 특징을 새롭게 규명하고, 우라늄 나노입자가 생성되는 메커니즘을 제시했다.
ㅇ 이 연구는 역시 영국왕립화학회가 발간하는 화학분야 국제학술지 ‘알에스씨 어드밴시스(RSC Advances)’ 10월호에 게재되었다.
※ 분광해석기법 : 물질을 통과한 빛의 분광자료를 수치적으로 해석하는 기술
사진 4. 환원상태 우라늄에 대한 연구결과가 국제학술지 ‘알에스씨 어드밴시스’ 10월호에 게재됐다
□ 이번 연구결과로 사용후핵연료 속 핵심 원소들이 다양한 자연환경에서 어떻게 반응하는지 화학적 거동을 예측할 수 있어, 향후 고준위 방사성폐기물의 처분 안전성을 평가하는데 중요한 기초자료로 활용될 수 있다.
ㅇ 연구를 이끈 차완식 책임연구원은 “이번에 연구한 원소들의 화학자료는 국제적으로 매우 부족한 상황”이라며, “지속적인 연구를 통해 국제 사회에 기여하는 한편, 보다 안전하고 지속가능한 국내 원자력 기술 개발을 위해 이바지할 것”이라고 밝혔다.