[원자력 발전]은 우라늄을 주원료로 하여 핵분열 연쇄 반응을 유도하여 에너지를 얻는 것이다. 그런데 [천연 우라늄]의 구성은 99% 이상이 핵분열이 일어나지 않는 우라늄-238이고 핵분열이 일어날 수 있는 [우라늄-235]는 0.7% 정도밖에 되지 않는다. 결국 원자력 발전을 통해 에너지를 얻으려면 핵분열이 가능한 우라늄-235를 3% 이상으로 높이는 [우라늄 농축] 과정이 먼저 필요하다. 우라늄 농축으로 우라늄-235의 비율이 3~5% 되는 원기둥 모양의 [연료봉]을 만든 후 이를 다발로 묶어 [핵연료]를 만든다, 다음 핵원료를 원자로에 넣고 중성자를 충돌시키면 [해분열]이 유도되어 에너지를 얻을 수 있게 된다. 이후 우라늄-235의 비율이 낮아져 반응력이 떨어지면 핵연료를 원자로에서 꺼내게 되는데 이것이 [사용 후 핵연료]이다. 여기에는 우라늄-238, 핵분열이 일어나지 않은 우라늄-235, 중성자와 반응해 만들어진 플루토늄 0239, 이외 핵분열로 만들어진 핵물질이 포함된다. 이 중 우라늄-235와 플루토늄-239는 연료로 재사용할 수 있어 이를 분리하는 [핵 재처리 과정]을 거치게 된다.
-우라늄 농축(우라늄-235의 비율 높이기)→연료봉(원기둥 모양 만들기)→핵연료(연료목 다발로 묶기)→핵분열(원자로에 넣어 중성자 충돌)→사용 후 핵연료(우라늄-235 비율 떨어진 핵연료, 원자로에서 꺼냄)→핵 재처리 과정(사용 후 핵연료에서 우라늄-235와 플루토늄 꺼내 다시 쓰기)
현재 대표적인 [핵 재처리 과정]은 [퓨렉스 공법]이다. 먼저 [사용 후 핵연료]를 해체하여 [연료봉]을 잘게 절단한다. 절단 연료봉을 90 도시의 [질산 용액]에 넣어 녹인다. 녹인 핵연료를 [유기 용매 TBP]와 접촉시켜 [우라늄-235와 플루토늄-239]를 용매에 달라붙게 한다. 이후 산화와 환원 반응 통해 우라늄-235와 플루토늄-239가 분리되도록 한다. 이 공정이 [반복]될 때마다 높은 순도의 우라늄-235와 플루토늄-239를 더 많이 얻을 수 있다. 이렇게 얻은 [우라늄-235]는 원자로에서 다시 사용 가능하지만 [플루토늄-239]는 고속 증식로에서만 사용 가능하다. 그런데 문제는 플루토늄-239는 폭발의 위험성이 고속 증식로가 실용화되지 못했고 플루토늄-239가 [핵무기 원료]로 사용되기에 국제적으로 그 사용은 민감한 문제가 된다.
-사용 후 연료 해체→연료봉 절단→절단 연료봉 질산 용액에 녹임→녹인 핵연료를 유기 용매 TBP와 접촉→우라늄-235와 플루토늄-239 빼냄→산화 화원 통해 우라늄-235와 플루토늄-239 분리→우라늄-235만 다시 원자로에서 활용함.
이러한 문제를 해결하기 위해 개발 중인 공법이 [파이로프로세싱]이다. 먼저 앞의 공법과 마찬가지로 [사용 후 핵연료를 해체]하고 [연료봉을 절단]한다. 절단한 연료봉을 600 도시 이상 고온에서 [산화 우라늄 형태의 분말]로 만든다. 이를 전기 분해하여 산소를 없애 [금속 물질]로 만든다. 금속 물질을 용융염에 넣고 500 도시까지 온도를 올려 용해시킨다. 여기에 일정 전압 이하의 전기를 흘려주면 낮은 전압에서 먼저 [우라늄-235]가 음극에 붙으면 이를 [회수]한다. 전압을 계속 올리면 [우라늄-235와 플루토늄-239, 다른 핵물질]들이 음극에 붙는다. 이 공법에서는 플루토늄-238이 다른 핵물질과 [섞여 추출] 되기에 플루토늄의 폭발 가능성이나 핵무기 원료로 사용되는 등의 [문제가 해결]된다.
-사용 후 연료 해체→연료봉 절단→절단 연료봉 600도 고온에서 산화 우라늄 [분말]로 만듦→전기 분해하여 [금속] 물질로 만듦→500 도시 용융염에서 용해시킴→전기를 흘려 낮은 전압에서 우라늄-235 일부 회수→전압을 더 올려 남은 우라늄-235와 플루토늄-239, 다른 핵물질 섞인 상태로 추출
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