레이저 농축 기술, 핵폐기물을 원자로 연료로 재처리 가능

Global Laser Enrichment(GLE)라는 회사가 켄터키주 패듀카에 있는 폐쇄된 농축 시설에 저장된 우라늄 폐기물을 레이저 기술로 재처리할 계획입니다. 수천 개의 실린더에 보관된 이 폐기물에는 소량의 우라늄이 포함되어 있어 회수하여 핵연료 원료로 사용할 수 있습니다. 이 접근 방식은 기존 농축 방법보다 더 효율적인 대안을 제공할 수 있습니다.

이 프로젝트는 특히 미국과 중국이 첨단 설계를 포함한 새로운 원자로 건설을 추진함에 따라 핵연료 공급망에 영향을 미칩니다. 현재 원자력 발전은 전 세계 전력의 약 9%를 공급하고 있으며, 더 저렴한 연료 생산은 원자로 프로젝트를 정상적으로 진행하는 데 도움이 될 수 있습니다. 폐기물에는 최소 0.25%의 우라늄-235가 포함된 우라늄이 들어 있으며, GLE는 이를 약 0.7%로 농축하여 천연 채굴 우라늄의 농도와 일치시키는 것을 목표로 합니다.

GLE는 미국 에너지부와 최대 20만 미터톤의 이 물질을 재처리하는 계약을 체결했습니다. 이 회사의 레이저 농축 기술은 기밀이지만, 레이저를 사용하여 우라늄-235 분자를 선택적으로 여기시켜 분리하기 쉽게 만드는 방식입니다. 원심분리기가 물질을 회전시켜 동위원소를 분리하는 것과 달리, 레이저 농축은 정밀한 파장을 사용하여 특정 동위원소를 표적으로 삼습니다. GLE의 CEO인 스티븐 롱에 따르면, 본격적인 플랜트에는 수천 대의 원심분리기 대신 천 대 미만의 레이저 유닛이 필요할 것입니다.

레이저 농축에 대한 관심은 레이저가 더 안정적이고 신뢰할 수 있게 되면서 증가했습니다. 주요 동인은 러시아의 우크라이나 침공 이후 지정학적 변화입니다. 러시아는 역사적으로 우라늄 농축 시장을 지배해 왔지만, 서방 국가들은 러시아 수입을 제한하는 방향으로 움직이면서 새로운 기술에 기회가 생겼습니다. MIT의 핵과학 연구원인 찰스 포스버그는 러시아 공급이 풍부할 때 서방에서는 새로운 농축 공장을 건설하지 않았지만, 우크라이나 전쟁이 상황을 바꿨다고 지적합니다.

2023년에 설립된 또 다른 회사인 LIS Technologies도 레이저 농축을 추진하고 있습니다. 이 회사는 테네시주 오크리지에 200에이커 부지를 구입했으며, 미국 원자력규제위원회와 사전 신청 협의를 진행 중입니다. LIS는 기존 원자로를 위해 천연 우라늄을 약 5% 우라늄-235로 농축할 계획이며, 향후 고급 원자로를 위한 더 높은 농도도 계획하고 있습니다. 한편 GLE는 먼저 폐기물 재처리에 집중한 후 신선한 물질로 넘어갈 예정입니다.

GLE의 다음 단계는 기술을 확장하고 재처리 계약을 완료하는 것입니다. 이 회사의 접근 방식은 채굴 우라늄에 대한 의존도를 줄이고 국내 연료 공급원을 제공할 수 있습니다. 농축 우라늄 수요가 증가하고 러시아 공급이 감소함에 따라 레이저 농축이 핵연료 시장에서 더 큰 역할을 할 수 있습니다.