핵폐기물 처리 방법

 

핵폐기물은 원자력 발전소, 핵연료 처리, 방사성 의약품 생산 등에서 발생하는 방사성 물질을 포함한 폐기물입니다. 이러한 폐기물은 방사능이 매우 높아 안전하게 처리하는 것이 매우 중요합니다. 핵폐기물은 크게 고준위 방사성 폐기물과 저준위 방사성 폐기물로 나뉘며, 각각의 처리 방법이 다릅니다.

1. 저준위 방사성 폐기물 처리

저준위 폐기물은 방사능 수준이 낮고, 일반적인 물건이나 보호 장비, 작업장 폐기물 등이 포함됩니다. 이런 폐기물은 비교적 쉽게 처리될 수 있습니다.

• 차폐 및 매립: 저준위 폐기물은 밀폐된 드럼통 등에 넣은 후, 전용 매립장에 묻습니다. 방사능이 낮기 때문에 특별히 설계된 지하 매립장에서 몇 년에서 수십 년 동안 보관하면 방사능이 자연스럽게 감소합니다.
• 연소 및 압축: 일부 저준위 폐기물은 연소시킬 수 있으며, 부피를 줄여 매립하거나 보관합니다.

2. 고준위 방사성 폐기물 처리

고준위 폐기물은 주로 원자력 발전소에서 사용된 핵연료와 같이 높은 방사능을 가진 물질로, 수천 년 동안 방사능이 유지될 수 있습니다. 따라서 고준위 폐기물의 처리는 훨씬 까다롭고 장기적인 안전 관리가 필요합니다.

1) 임시 저장

• 습식 저장: 고준위 핵폐기물은 사용 후 처음에는 발전소 부지 내에서 냉각수 저장조에 보관됩니다. 방사능이 높은 상태이므로 물을 이용해 폐기물의 열과 방사능을 차폐합니다. 이 방법은 수년 동안 사용 후 폐기물을 더 안전하게 처리할 때까지 보관하는 임시 방법입니다.
• 건식 저장: 일정 기간 습식 저장 후에는 폐기물을 두꺼운 콘크리트나 금속으로 된 건식 저장 용기에 넣어 발전소나 임시 보관소에서 보관합니다.

2) 심지층 지하 매립

• 지하 심층 저장: 가장 안전한 방법으로 연구되는 것은 지하 500m에서 1,000m 깊이에 있는 암반층에 고준위 폐기물을 영구 매립하는 방법입니다. 이 방식은 폐기물을 인류와 자연 환경으로부터 격리하는 것을 목표로 합니다.
  • 핀란드의 온칼로(Onkalo) 프로젝트: 핀란드가 세계 최초로 건설한 지하 저장소로, 고준위 핵폐기물을 지하 깊은 곳에 안전하게 보관하기 위한 연구와 개발이 이루어졌습니다. 온칼로는 지하 심층 암반에 폐기물을 저장해 지구의 지질학적 보호막을 통해 방사능이 자연 환경으로 누출되는 것을 막습니다.

3) 재처리

• 핵연료 재처리: 사용된 핵연료 중 일부는 여전히 에너지를 생성할 수 있는 물질을 포함하고 있습니다. 이 때문에 재처리를 통해 폐기물 중 사용 가능한 우라늄과 플루토늄을 추출하고, 나머지 고준위 방사성 물질만 처리합니다. 이는 폐기물의 양을 줄일 수 있지만, 재처리 과정에서 방사성 물질이 유출될 위험도 존재합니다.

4) 신소재 및 기술 개발

• 핵폐기물 안정화 기술: 최근에는 핵폐기물을 안정화시키기 위한 새로운 기술도 연구되고 있습니다. 방사성 물질을 유리화하거나 세라믹으로 변환해 방사능 누출 가능성을 줄이는 방식입니다.
  • 유리화: 방사성 폐기물을 유리처럼 고체 형태로 변환하는 기술로, 물질을 안정화시키고 지하에서의 누출 가능성을 줄이는 데 효과적입니다.

3. 국제적 협력 및 안전 관리

핵폐기물 처리는 개별 국가의 문제를 넘어 국제적인 협력과 규제하에 이루어집니다. 각국은 안전한 폐기물 관리를 위해 국제 원자력기구(IAEA)의 지침을 따르고, 핵폐기물 관리와 처리에 대한 연구와 정책을 공유합니다.

핵폐기물 처리의 도전 과제

• 안전성 보장: 고준위 폐기물은 수천 년 동안 안정적으로 보관해야 하므로, 매우 신중한 관리가 필요합니다.
• 사회적 수용성: 폐기물 매립지 선정 시 지역 주민들의 반발이 크고, 정치적 논란이 발생하는 경우가 많습니다.
• 장기적 비용: 핵폐기물 처리는 매우 고비용이므로, 경제적 부담이 큽니다.

핵폐기물 처리는 매우 복잡하고 장기적인 문제로, 안전성을 최우선으로 하여 지속적인 연구와 기술 발전이 필요합니다.