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Plutonium - URanium EXtraction, PUREX
1. 개요
현재 핵연료 재처리 방법 중 제일 많이 쓰이는, 현재로서는 제일 경제적이면서 방사성 폐기물도 적게 나오는 공법. 맨해튼 계획 때 개발되었으며, 미국 특허 2,924,506번을 먹고 있다. 액체를 사용하기 때문에, 습식 재처리 방식이라고도 한다. 북한의 방사화학실험실도 이 방법을 사용하여 플루토늄을 뽑아낸, 재처리 하면 현재로는 거의 100% 이 방법이다.2. 방법
PUREX 공정에 대한 동영상
사용후 핵연료의 클래딩을 벗긴 후 세라믹 형태의 핵연료를 질산에 녹인다. 그리고 인산 트리뷰틸(tributyl phosphate, TBP)[1]을 등유 같은 탄화수소(alkane)로 된 용제에 녹여 30%농도의 유기용제를 만든 후, 질산에 녹인 핵연료랑 잘 섞어준다. 이렇게 되면 TBP가 우라늄과 플루토늄을 UO2(NO3)2 • 2TBP나 PuO2(NO3)2 • 2TBP와 같은 분자식으로 끌어가게 되고, 나머지 분열잔재물은 질산에 남아 고준위 폐기물이 되어버린다. 이걸 여러번 거쳐 순도가 높아지게 되면 그때 플루토늄을 환원제를 이용해서 산소 분자들을 제거해버리고, 우라늄도 여러 방법을 통해 빼게 된다.
예전, 그러니까 맨해튼 계획때 쓰이던 인산-비스무트(phosphate-bismuth)나 다른 용제에 비해 PUREX는 방사능 폐기물 생성량이 적고, 용매의 안정성도 우수해 세계 유수의
3. 대안?
PUREX 공정 뺑뺑이를 돌릴 때마다 우라늄, 플루토늄의 순도가 높아져 무기급 플루토늄 얻기가 매우 수월해진다. 그래서 이 기술을 손에 넣는다 = 핵무기 개발 의심 확정. 이 덕택에 핵확산 우려로 인해 만들수 있는 원료/자재 등을 전략물자로 제한하고 있다. 이에 증식로를 가져 원자력 선진국이 되고 싶어하는 대한민국은 플루토늄을 얻을 방법을 찾기 위해 파이로프로세싱[2]이란 기술을 개발하고 있다.
[1]
TBP의 분자식은 (CH3CH2CH2CH2O)3PO이다. 트리뷰틸기가 tetrahedral 구조 인산의 산소 원자 3개에 결합되어 있는 형태.
[2]
혹은 Pyrochemical Processing, 직역하면 고온 화학 처리를 뜻하는 일반 용어로 용융염에 핵연료를 녹여 전기분해하는 방법이다.