원자력연, 사용후핵연료·지하수 만났을 때 화학반응 연속 규명

"고준위 방사성폐기물 처분 안전성 평가 기초자료"

한국원자력연구원은 국내 대학 연구진과 함께 사용후핵연료가 깊은 땅속에서 지하수와 만났을 때 일어날 수 있는 화학반응을 잇달아 규명했다고 2일 밝혔다.

사용후핵연료를 지하 500m 깊은 곳에 보관하는 심지층 처분기술은 비교적 안전한 방법으로 평가받는다.

이 기술을 활용하려면 땅속 사용후핵연료가 지진 등 각종 사고로 지하수와 만나는 상황을 대비한 연구도 필요하다.

원자력연은 아메리슘(Am), 플루토늄(Pu), 우라늄(U) 등 사용후핵연료 핵심 원소들이 지하수에 있는 다양한 성분과 만났을 때 발생할 수 있는 화학작용을 연구했다.

사용후핵연료 핵심 원소들이 자연환경에서 어떻게 반응하는지 예측할 수 있어 고준위 방사성폐기물의 처분 안전성을 평가하는 데 기초자료로 활용될 전망이다.

우라늄은 방사성폐기물의 95% 이상을 차지한다.

심지층에는 산소가 없어 우라늄이 산소와 결합하지 않은 환원 상태로 존재하는데, 원자력연은 최신 분광 해석기법을 이용해 환원 상태 우라늄의 화학적 특징을 규명하는 한편 우라늄 나노 입자가 생성되는 메커니즘을 밝혀냈다.

연구 성과를 담은 논문은 지난 10월 국제 학술지 ‘알에스씨 어드밴시스'(RSC Advances)에 실렸다.

원자력연은 같은 달 고려대 곽경원 교수 연구팀과 함께 국제 학술지 ‘인올가닉 케미스트리'(Inorganic Chemistry)에 분자 수준에서의 아메리슘 화합물의 안전성에 대한 논문을 발표했다.

연구팀은 이 논문에서 아메리슘 원자에 빛을 쬐었을 때 나타나는 분광 특성의 상관관계와 원소가 결합하는 특성을 제시했다.

한국과학기술원(KAIST) 윤종일 교수 연구팀과는 플루토늄이 자연에 존재하는 탄산이온, 알칼리 토금속과 결합해 마그네슘 플루토닐 카보네이트 화합물로 변하는 현상을 규명했다.

이 연구 성과를 담은 논문은 지난 9월 국제학술지 ‘돌턴 트랜스액션'(Dalton Transactions)에 실렸다. 그달 가장 뛰어난 논문으로도 선정됐다.

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