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우라늄보다 안전하고 폐기물은 적어… 2035년 100MW급 시범로 건설 목표
지난달 24일 중국 간쑤성 우웨이시에 있는 중국과학원 상하이 응용물리연구소 우웨이 캠퍼스에서 연구원들이 토륨 용융염 원자로를 연구하는 모습. 신화=연합뉴스
중국이 고비사막에서 4세대 원자로인 토륨 용융염 원자로(TMSR)를 이용해 토륨을 우라늄 핵연료로 변환하는 실험에 세계 최초로 성공해 상용화를 위한 핵심 기반을 마련했다.
중국과학원 상하이응용물리연구소는 지난 1일, 간쑤성 우웨이시의 2㎿(메가와트)급 실험용 TMSR에 토륨을 투입해 가동해 우라늄으로 변환하는 데 성공했으며, 이 과정에서 핵심 실험 데이터를 확보했다고 발표했다.
이는 토륨을 용융염로에서 실제 가동해 데이터를 얻어낸 세계 첫 사례로, 용융염 원자로 시스템에서 토륨 자원을 활용할 수 있다는 기술적 타당성의 초기 증거를 제공한다.
중국과학원은 해당 원자로가 "현재 전 세계에서 유일하게 토륨 연료를 실제로 투입하고 사용한 용융염 원자로"라고 의미를 부여했다.
TMSR은 물 대신 고온의 액체 소금(용융염)을 냉각재로 사용하며, 핵연료(토륨 등)를 이 용융염에 녹여 가동한다. 원자로에 투입된 토륨-232가 중성자를 흡수해 핵분열성 물질인 우라늄-233으로 변환되며 에너지를 생산하는 원리다.
중국 간쑤성 우웨이시에 위치한 중국과학원의 토륨 용융염 원자로 연구단지 전경. 신화=연합뉴스
이러한 방식은 여러 장점을 가진다. 우선, 냉각수가 필요 없어 기존 원자로와 달리 내륙이나 선박에도 설치할 수 있다. 또한 우라늄 원자로보다 효율은 높고 방사성 폐기물은 적으며 안정성도 더 높은 것으로 평가된다.
다만, 용융염이 유발하는 부식 문제 해결 등 기술적 과제와 기존 원자로 대비 높지 않은 경제성으로 인해 개발 속도가 더뎠다.
중국은 자국에 풍부하게 매장된 토륨을 활용하고 내륙 지역 에너지 수요를 충족하기 위해 TMSR 개발을 적극 추진해왔다.
다이즈민 상하이 응용물리연구소장은 "중국의 토륨 매장량은 국가 에너지 안보를 1천년 이상 보장할 수 있다"며 "현재 TMSR의 핵심장비는 100% 국산화했고, 재료와 장비 등 전반의 국산화율은 90%에 달한다"고 밝혔다.
중국은 2035년경 100메가와트급 시범 원자로를 건설해 전력망 송전을 실현한다는 목표다.
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이우창
기자
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