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후쿠시마 오염수·월성 원전 존재 삼중수소가 뭐길래

[지금 과학계에서는③]방사선동위원소 중 하나
자연계에서는 얻기 어려워···중수로형 원전 부산물로
반감기 12년으로 짧아···소총 가늠자 등에 활용
미래 핵융합 발전 원료로도 활용성 높아
  • 등록 2021-01-14 오전 5:22:10

    수정 2021-01-14 오전 5:22:10

[이데일리 강민구 기자] 일본정부의 후쿠시마 원전의 오염수(처리수) 해양 방류 추진에 이어 경주 월성 원전 지하수에서 방사성물질 검출 소식이 알려지면서 삼중수소에 대한 관심이 커지고 있다.

삼중수소는 방사성동위원소로 자연계에서는 우주에서 오는 우주선(宇宙線)과 대기 물질의 상호 작용으로 생성된다. 화학적으로 수소가 원자핵에 양성자 1개만 존재한다면 중수소는 양성자와 중성자가 각각 1개씩 존재한다. 삼중수소는 여기에 1개의 중성자가 더 있는 형태다. 수소나 중수소와 달리 방사선동위원소로 방사선을 배출하기 때문에 관리와 취급상 주의가 필요하다. 다만 인체에 해를 입힐 가능성은 다른 방사성물질에 비해 현저히 낮은 편에 속한다.

이러한 삼중수소는 미량을 사용해 산업적으로도 활용되고 있다. 삼중수소는 스스로 빛을 내도록 하는 물질의 핵심 연료로 활용할 수 있다. 소총 야광가늠자를 비롯해 공항 활주로 유도등, 나침반의 핵심 요소로 사용된다.

삼중수소는 자연계에서 갖기 어렵기 때문에 대부분 리튬-6에 중성자를 쏘는 별도의 방식으로 생산된다. 반감기가 12.32년으로 짧고, 보관·취급이 어려워 가격대가 높다. 1g 당 가격이 약 3000만원(3만 달러)를 넘어 지구에서 가격이 가장 비싼 물질 중 하나이다.

정범진 경희대 원자력공학과 교수는 “삼중수소는 중수로형 원전의 부산물로도 발생한다”며 “한국에서는 월성 원전에서 핵분열 과정에서 부산물로 발생, 원전 내부의 삼중수소제거설비(TRF)를 통해 보관하고 관리도 이뤄지고 있다”고 했다.

삼중수소는 중수소와 함께 미래 핵융합 발전의 원료로도 주목받고 있다. 윤시우 한국핵융합에너지연구원 KSTAR연구센터장은 “삼중수소는 중수소와 함께 핵융합 반응을 일으키기 위한 핵심 연료”라면서 “삼중수소 증식을 위해 블랑켓 차폐블록에서 핵융합로에서 자체적으로 나오는 중성자와 리튬-6을 반응시켜 삼중수소를 폐쇄된 공간에서 변환하고 이용하기 위한 연구도 이뤄지고 있다”고 했다.

삼중수소는 방사성동위원소의 일종으로 일부 산업적으로 활용되 있다. 중수소와 함께 핵융합 발전을 위한 핵심 연료이다.(사진=이미지투데이)


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