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태그 : 영변핵시설
2009/09/07   영변 폐연료봉 부식 문제 [37]
2009/09/06   영변 사용후핵연료봉 저장시설의 실태 [50]
영변 폐연료봉 부식 문제
영변 폐연료봉 저장시설에서 나오는 거품의 정체 (실피드)


좋은 의견 잘 읽었습니다. 저도 기술적인 부분은 잘 모르기 때문에 그냥 이 문제에 관련해 제가 정리한 내용을 중심으로 적어 볼까 합니다. 다른 분들도 의견이 있으시면 환영합니다.

저자 Quinones는 외교관이기 때문에 기술적인 부분은 정확하지 않을 수 있습니다. 다만 그는 영변 시설을 견학하면서 북한 측 설명을 일방적으로 들은 것이 아니고 미국 측 기술팀과 줄곧 함께 활동했기 때문에, 그가 기술한 내용은 주로 이 기술팀에게 듣거나, 회의 중 자신이 보고 들은 것들에 입각한 것이라고 생각됩니다. 물론 얼마나 정확하게 이해했느냐는 또 다른 문제이지만요. 참고로 이 기술팀은 핵문제를 관장하는 미 에너지성의 외주를 받은 NAC International이란 업체 소속인데, 핵연료 등의 처리에 대해서는 많은 경험이 있는 곳이라고 합니다.


1994년 11월 12일, 사용후 핵연료봉 처리의 방안을 놓고 미국 측과 북한 측 사이에 첫 번째 회의가 열립니다.

처음부터 [영변원자로 부주임기사] 이[성환]가 주도권을 쥐었다. 그는 미국 측에 대해 문제의 핵심은 사용후핵연료를 건식저장하느냐 습식저장하느냐에 있다고 강조했다. 북한 측 전문가들은 건식저장을 바랬다. 미국측은 물론 습식저장을 요구했다. 이는 북한 팀은 세 가지 기준에 입각해, 즉 안전성과 선택된 방법의 이행의 신속성과 비용대비효과에 기초해 최종적인 결정을 내리고 싶다고 주장했다. 이는 정치적인 고려처럼 부적절한 것은 없다고 강조했다. 그러나 우리들 전원이 그 반대라는 것을 알고 있었다. 어느 쪽 저장방법에도 문제가 있었다. 핵물리학과 원자로와 사용후핵연료에 관련된 것에 단순하면서도 완전히 안전한 것 따위는 하나도 없다. 동시에 플루토늄의 보관이나 제조능력이 정치적 의미를 갖지 않을 리도 없다. …

아마도 북한 측이 건식저장을 바란 이유는 그 쪽이 개개의 사용후핵연료봉의 보존상태가 좋고 재처리해서 플루토늄을 추출하기 쉬운 점에 있었다고 생각된다. … 미국은 일관되게 습식저장을 주장했다. 여기에는 미국 측의 관점에서 보면 핵연료봉이 용해되어 결국은 사용후핵연료를 재처리하여 플루토늄을 추출하는 작업이 복잡화되고 늦어진다는 이점이 있었다. 하지만 안전성도 또한 중요한 관심사였다. 만약 손상된 핵연료봉이 공기에 노출되면 그것이 발화해 유독가스와 방사능을 대기 중에 방출한다. 미국 측 전문가는 북한 측에 대해 어떠한 방사성 가스의 누출도 방지하는 첨단기술의 스테인리스 용기 안에 핵연료봉을 저장하겠다고 확약했다.(pp.55-56)

여기서 중요한 점은 연료봉의 보관 문제가 표면적으로는 부식에 따른 안전한 보존의 문제이지만, 정치적으로는 나중에 있을지도 모르는 플루토늄 추출 작업의 난이도와 관련된 쟁점이었다는 것입니다.

저는 이 비슷한 이야기를 다른 출처로부터도 본 적 있습니다. IAEA 관계자들에 따르면 심지어 위에서 말한 것 같은 캐니스터에 봉인한 후에도 부식이나 변성 문제가 계속 된다는 것입니다.

Scientists here assume Kim has up to nine bombs of fissile material not only because North Korean scientists are capable of reprocessing fuel rods - but because to the threat of rust.

As time elapsed, Kim had to choose whether to scrap his hard-earned nuclear stockpile or reprocess it, says a Vienna-based diplomat with close ties to the inner circle of Mohammed ElBaradei, head of the International Atomic Energy Agency.

"The rods were canned, welded, and placed under water for cooling(in the early 1990s). But we know the welds were corroding, and plutonium reacts very badly to rust," says the diplomat. "DPRK(North Korea) would have had to reprocess for safety considerations, and that is what we assume."



두 번째로 '그 가스가 수소가 맞는지 확인했느냐에 대해서는 책에 구체적인 언급은 없습니다. 다만 기술팀 안에는 화학자도 있었고, 북한측 과학자들까지 배속받아 현장에서 채취된 샘플들을 시험하기 위한 실험실을 운영했다는 이야긴 나옵니다. 참고로 책의 내용으로 볼 때 이 실험실의 제일 중요한 업무는 수조 내 물의 상태를 정밀하게 측정하는 것이었던 듯 합니다.

그리고 이들 기술진은 수조에서 올라오는 '거품'의 양을 아주 주의깊게 관찰했다고 합니다. 저는 이들이 그게 뭔지도 모르고 측정했을 것 같지는 않은데, 어떻게 확인할 방법이 없긴 하군요. 또한 물의 온도를 낮추어 거품 발생을 줄이려는 시도도 합니다.

오전 11시 15분, 우리들은 거품 수 계측을 종료했다. 미국 팀 전원이 저장수조의 표면의 1/4씩 나누어 거기서 올라오는 거품을 2분간에 걸쳐 세었다. 그 결과 각 1/4 당 2분에 55~60개의 거품이 계측되었다. 이 계측수를 기준으로 삼아 그 이후에 계측되는 거품 수와 비교하면 사용후핵연료가 어느 정도 속도로 부식되는 중인지 대략적인 힌트를 얻을 수 있을 터였다.(pp.134-135)



세번째로 참고가 될 만한 것은 나중에 연료봉을 수납하는 데 쓴 캐니스터의 얼개와 보관과정에 대한 기술입니다.

캐니스터에 22본의 핵연료봉을 담은 후 뚜껑이 설치되어 고정된다. 아르곤과 질소의 혼합 가스를 캐니스터에 강제주입해 수분을 배출한다. 이를 통해 연료봉의 추가적인 부식을 막을 수 있다. 폭발을 방지하기 위해 각각의 캐니스터에는 여분의 가스를 배출하기 위한 안전밸브가 있다. 그리고는 캐니스터 뚜껑에 달린 모든 밸브를 닫고 연결된 호스를 뺀다. 캐니스터는 작업 스테이션에서 들어내 저장 랙에 집어넣게 된다. … 최후에 두상식 크레인으로 랙을 들어올려 수조 반대쪽 끝의 물 속에 집어넣게 된다.(p.274)

제 생각에는 물을 빼고 대신 불활성 가스를 충진하는 것으로 보아 이들은 (산화마그네슘 피막이 형성되어) 부식이 중단되었다고 보지 않는 것 같습니다. 부식 문제가 마그녹스 피복에 기인하는 것인지 그 안의 연료봉 자체와 관련된 것인지까지는 모르겠지만요.



by sonnet | 2009/09/07 09:08 | 과학기술 | 트랙백 | 덧글(37)
영변 사용후핵연료봉 저장시설의 실태
뭔가 좀 긴 글을 쓰려고 자료조사를 하고 있는데, 생각보다 작업이 더디군요. 그 와중에 약간 번역해 둔 것이 있어서 소개합니다. 출처는 모두,
Quinones, C. Kenneth., Beyond Negotiation: Implementation of the Agreed Framework, 미출간
(山岡邦彦, 山口瑞彦 역, 『北朝鮮II: 核の秘密都市 寧邊を往く』, 中央公論新社, 2003)


건물 내부로 몇 걸음 들어가자 그곳에는 천정이 2층 건물 높이에, 축구장보다 약간 좁은 정도의 커다란 방이 나왔다. 오른쪽에는 건식보관소가 있고 정면에는 연료저장수조가 있었다. 저장수조 안의 물은 세계 어느 곳이나 투명하기 마련이지만 영변의 그것은 에메랄드 그린색 조류(藻類)가 자라고 있었다. 여기저기서 거품이 보글보글 올라와 수면에서 터지고 있었다. 우리 팀의 과학자들은 숨을 크게 들이키고는 완곡히 감상을 주고받았다. 수면 밑은 전혀 보이지 않았다.
잠깐 보기만 한 것으로도 결론을 내리는 데는 충분했다. 사용후 연료봉을 안전하게 저장하는 일은 눈앞의 녹색 수조를 보기 전까지는 우리 팀의 누구도 예상하지 못했을 정도로 기술적 문제가 많고 시간이 걸리며 값비싸고 복잡한 일이 될 것 같았다.(p.60)


깊은 저장 수조의 물에는 밝은 녹색의 조류가 무성히 자라고 있어, 사용후 핵연료를 눈으로 볼 수가 없었다. 일단 무엇보다도 물을 여과해서 시계를 양호하게 만들지 않으면 안 된다. 그런 조치를 취하기 않으면 각각 1m 길이의 사용후 핵연료봉을 찾아낼 수가 없다. 그러나 저장시설의 여과 시스템 장치는 작동시킨 첫날에 고장이 났다. 저장수조 안의 높은 방사능에 오염된 뻘(sludge)이 장치의 여과필터를 막아버려 못쓰게 만든 것이다. 저장수조의 물은 고방사능을 띄고 있기 때문에 시스템의 수리는 극히 위험하고 경비와 시간도 많이 든다.(p.78)

북한인들은 자기네 물 정화장치가 고장나자 … 그냥 냅둡니다. 나중에 보니까 바스켓을 벗어나 저장수조 바닥의 뻘 속을 뒹굴고 있는 연료봉도 있더라는 이야기.

그러나 그 이상으로 커다란 골칫거리가 있었던 것이다. 사용후 핵연료가 들어 있는 수조의 에메랄드 그린색 물 속에 있는 거품은 무시무시한 문제를 보여주고 있었다. 이 사용후 핵연료는 1994년 5월에 영변 원자로로부터 황급히 꺼낸 것이다. 사용후 핵연료 수조에서의 저장은 플루토늄을 추출하기 위한 재처리에 착수하기 전까지, 잠정적 조치로서 이루어진 것이었다. 「합의된 틀」에 따라 재처리는 하지 않게 된 결과, 사용후 연료봉은 그대로 저장수조에 남게 되었다. 거품이 발생하고 있다는 것은 우라늄 연료를 넣은 길이 약 1m의 금속제용기가 부식되고 있다는 것을 뜻했다. 물이 우라늄과 접촉하면 화학반응이 일어나 고도의 방사능에 오염된 수소 가스가 물속에 방출된다. 이 가스가 수조 안의 거품의 정체인 것이다. 다행이도 계절이 겨울이어서 난방이 되지 않는 저장시설 안의 한기에 의해 가스발생상황은 아직 완만했다. 그러나 여름의 고온 아래서는 저장수조의 수온도 올라가 화학반응이 촉진되고, 환기시설이 없는 저장시설 안에 방출된 가스 양은 증가할 것이다. … 수소가스의 발생을 저지하는 유일한 방법은 특별히 제작된 스테인레스 용기에 사용후 핵연료봉을 밀봉하는 것으로, 이 과정은 나중에 「캔 봉입 프로세스」라고 불리게 된다. 그러나 그러려면 일단 신형 물 정화장치로 저장 수조의 수질을 사용후 연료봉이 보일 때까지 정화해야만 했다. 겨우 6개월 남은 여름이 올 때까지 8천 개나 되는 사용후 연료봉 모두를 캔에 담는 작업을 완료한다는 것이 무리라는 것은 분명했다.
임시방편으로 저장시설의 수온을 여름 동안 되도록 낮출 필요가 있었다. 그 때문에 「chiller」라고 불리게 된 냉각장치를 달게 되었다. 저장 수조로부터 펌프로 퍼올린 물을 냉각장치에 걸어 다시 수조로 되돌린다. 물을 차갑게 하면 수소가스의 발생을 억제할 수 있기 때문에 거품이 줄어들게 된다. (pp.79-80)


하여간 저는 앞으로 영변에서 헤도라가 나왔다 해도 놀라지 않게 될 것 같습니다.
영변에 약산 헤도라 -_-

고지라도 떡실신시키는 공해괴수 헤도라님의 늠름한 자태
by sonnet | 2009/09/06 19:27 | 정치 | 트랙백(4) | 덧글(50)
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