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만약 일본 후쿠시마 원전(Fukushima nuclear power plant)의 핵연료가 우라늄(uranium) 대신 토륨(thorium)이 사용되었다면 지진과 쓰나미로 인한 노심용융의 위험은 없었을 것이다. 남아공 원자력회사의 존 프라이어에 따르면 남아공은 토륨 18,000톤을 보유하고 있다. 자연적으로 발생되는 방사화학적 원소인 토륨은 전세계에 풍부하게 존재한다. 토륨은 우라늄보다 방사능이 매우 낮고 빨리 분해된다.
1주일 전 런던에서 토륨 지지자들은 토륨의 개발이 남아공에서 천천히 수행되고 있다고 주장했다. 사실 현재 상업용 토륨 원자로는 세계 어디에도 존재하지 않는다. 그러나 노스웨스트 대학의 원자력공학과 학과장이자 토륨 지지자인 에벤 물더 교수는 토륨 원자로에 대한 미래가 밝다고 예상하고 있다. “기존의 원자력 산업은 잘못된 시작이었으나 토륨 원자로는 새로운 시작이 될 것이다.”라고 그는 말했다.
1000 MW 전기를 생산하기 위해서 석탄은 500백만톤, 우라늄은 200톤이 필요하지만, 만약 고온 원자로가 사용된다면 토륨은 작은 트럭 한 대 분인 25톤이면 충분하다. 비록 유럽과 미국에서 토륨 개발에 관심이 있으나 현재 인도와 중국과 같은 국가들이 주도하는 중이다. 세계원자력협회에 따르면 인도의 원자력 프로그램은 2050년까지 원자력으로 국가 전체 전기의 25%를 공급할 계획이다.
인도는 2009년까지 민수용 원자력의 개발을 방해하는 그들의 핵무기 프로그램으로 인하여 34년 동안 원자력 재료에 대한 교역이 배제되었다. 교역 금지와 국내 우라늄의 부족으로 인도는 매장량이 풍부한 토륨을 이용한 핵연료사이클 연구에 집중했으며, 신형 원자로로서 토륨 기반의 원자로를 채택한 최초의 국가가 되었다.
2002년 인도 원자력규제당국은 2012년에 상업운전 예정인 고속증식로(fast-breeder reactor) 프로토타입의 건설을 승인했다. 이 원자로는 우라늄-플루토늄 산화물을 핵연료로 사용하지만 우라늄 233과 플루토늄을 증식하기 위해서 토륨과 우라늄으로 둘러싸일 것이다. 인도는 6기의 고속증식로의 건설을 발표했으며, 그 중 4기는 2020년까지 완공될 것이다.
올해 중국은 토륨 핵연료 용융염 원자로(thorium-fuelled molten-salt nuclear reactor)의 개발에 대한 프로그램을 착수할 계획임을 발표했다. 이 원자로의 목표는 20년 안에 차세대 원자로 시스템을 개발하는 것이다. 토륨 원자로를 생산하는 아이디어는 새로운 것이다 아니다. 원자력 시대의 초반에 가능성 있는 핵연료 선택 범위 중 하나였다.
“사실 미국의 최초 원자로들 중에 핵연료로서 토륨이 포함된 바 있다.”라고 물더 교수는 말했다. 그러나 원자력의 성장은 냉전시대와 연계되어 있었으며, 그 당시 핵무기를 생산할 수 있는 우라늄이 선호되었다. 자연상태에서 존재하는 우라늄-238은 증식로에서 핵무기급 플루토늄으로 전환하기 위해서 농축되어야 한다. 반면에 토륨은 희토류(rare earths)인 모나자이트의 부산물이며, 핵무기로 쉽게 전환되지 않는다.
이론적으로 핵무기는 토륨을 이용하여 제조할 수 있다고 물더 교수는 말했다. 그러나 토륨의 다른 동위원소인 U-232에 의해서 방출되는 고에너지 감마선으로 인하여 전자들은 핵무기로 만들어지기 전에 들뜬 상태가 되어 버린다.
남아공은 캐이프타운에서 400 km 떨어진 Steenkampskraal에 세계 최대의 희토류와 토륨 광산을 보유하고 있다. 이 광석들은 1970년대에 콜로라도와 독일의 실증로에 사용되기 위하여 수출되었으나 이후 중국의 광산이 부상하여 남아공의 대부분 광산은 폐쇄되었다고 그는 말했다. 독일의 실증로 2기는 우크라이나에서 발생된 체르노빌 사고 이후 1980년대 후반에 폐쇄되었다.
비록 일부 전문가들이 에너지원으로 토륨이 조만간 탐사될 것이라고 말하지만 토륨 지지자들은 토륨 고갈 시간에 대해서 걱정한다. 내년에 남아공 광산 및 야금학 연구소에 의해서 주최되는 토륨 컨퍼런스의 위원장이 될 예정인 윌렘 반 데르 메르위는 너무 늦기 전에 현재 토륨 원자로에 요구되는 시스템을 설치해야 한다고 확신한다. “문제는 규제요소가 적절하지 않는 것이다. 누군가가 최초로 규제와 관련된 사항을 착수해야 한다.”라고 그는 말했다.
우라늄 개발이 오랜 시간동안 엄청난 자금을 받았기 때문에 현재 기간산업은 남아공의 핵무기 개발의 일환으로 형성되었으며, 토륨 원자로에는 적합하지 않다고 물더 교수는 지적했다.
토륨은 잘 확립되어 있는 우라늄 프로세싱 기술에 비하여 상당히 지연되어 있기 때문에 현재 상업적으로 실용적인 단계가 아니다. “우리는 지금 바로 토륨 관련 업무를 착수한다고 해도 토륨 사이클을 개발하는데 10~20년이 걸릴 수 있다.” 프라이어는 말했다. 그는 향후 20년 안에 전세계에 남아있는 우라늄이 매우 적다는 반 데르 메르위의 주장을 반대했다. “2009년 국제에너지기구의 레드북에 따르면 전세계 우라늄은 500만 톤이 매장되어 있으며, 토륨은 260만 톤이다.“라고 그는 덧붙였다. 세계야생동물 기금은 토륨이나 우라늄에 상관없이 원자력을 지원하지 않았다고 세계야생동물기금의 기후변화 프로그램 책임자인 리처드 워싱턴은 말했다. “사람들이 원자력 지원에 대해서 다시 논의하기 시작하는 것은 아마도 페블배드모듈라 원자로의 실패가 아닌가 생각된다.”라고 그는 말했다.
비록 토륨의 장점이 단기간 동안 남아있는 방사능폐기물이 적다고 하지만 재정적인 문제와 장기간 남아있는 독성이 강한 폐기물은 토륨 원자로의 문제점으로 남아있다. |