작동 원리

아르곤 국립연구소에서 60년 이상 연구개발로 검증되었습니다. 이제 확장할 준비가 되었습니다.

아르곤 국립연구소에서 60년 이상 연구개발로 검증. 이제 확장할 준비가 되었습니다.

건식 재처리(파이로프로세싱)는 사용후핵연료에서 재사용 가능한 연료 물질을 분리하는 전기화학 공정입니다.

고온의 용융염에서 작동합니다(액체 화학약품과 고압 시스템이 필요 없음).
우라늄, 플루토늄, 마이너 악티나이드를 포함한 모든 악티나이드를 하나의 그룹으로 회수하며, 별도의 순수 물질 스트림으로 분리하지 않습니다.
이러한 그룹 회수 방식은 본질적으로 핵확산 저항성이 높습니다.
고속 스펙트럼 원자로에서 사용할 수 있는 금속연료를 생산합니다.
장기 방사능이 크게 줄어든 폐기물 형태를 만듭니다.

EBR-II 원자로 용기, 연료 이송 통로, 아르곤 셀 처리 구역을 보여주는 일체형 고속로와 연료조정시설의 단면도 — 통합 시스템: EBR-II 원자로 용기(왼쪽), 연료 이송 통로, 파이로프로세싱이 이루어지는 연료조정시설(오른쪽).

쉬운 말로 설명한 공정

절단 및 장입

사용후핵연료 집합체를 절단해 약 500°C의 용융염이 담긴 전해정련기에 장입합니다.

전해정련

전류가 연료를 용해하고 우라늄과 초우라늄 원소(TRU)를 회수 전극에 분리합니다.

처리 및 성형

회수된 금속은 캐소드 처리기를 거쳐 후속 연료 제조에 사용할 금속 잉곳으로 만들어집니다.

폐기물 분리

실제 폐기물인 핵분열생성물은 염에 남습니다. 이는 원래 연료 질량의 작은 부분에 불과하며 약 300년 안에 배경 방사선 수준으로 감소합니다.

고정화

남은 금속 폐기물은 안정적이고 침출 저항성이 높은 폐기물 형태로 고정화되어 저장됩니다.

눈 덮인 산을 배경으로 한 아이다호 아르곤-웨스트의 EBR-II 원자로 시설 — EBR-II 시설 — 아르곤-웨스트, 아이다호

아르곤 국립연구소에서 용융 금속연료봉을 주조하는 사출 주조 공정 — 사출 주조 장비

푸른 체렌코프 빛이 보이는 사용후핵연료 저장 수조 — 사용후핵연료 수조 — 체렌코프 빛

BLSK의 파일럿 시설은 파이로프로세싱이 작동하는지를 증명하기 위한 시설이 아닙니다. 그것은 수십 년 전 아르곤의 연료조정시설에서 이미 입증되었습니다. 파일럿 시설은 이미 검증된 공정을 정교화하고 연간 400~2,000톤의 상업 규모 운영을 준비하는 단계입니다.

파일럿 시설의 산출물

사용후핵연료 수령

각 PWR 연료집합체에는 약 500kg의 우라늄이 포함됩니다.
PWR 원자로 1기는 매년 40~60개의 연료집합체(21.5톤)를 배출합니다.
미국의 93기 원자로는 매년 약 2,000톤을 배출합니다.
파일럿 시설은 연간 중금속 100톤, 약 200개의 PWR 연료집합체를 처리합니다.

파일럿 시설 연간 산출

Pu/TRU 약 1,500kg — 고속로용 HALEU 등가 금속연료(20% TRU, 80% U) 약 7,500kg 생산
핵분열생성물 약 4,500kg — 처분을 위해 유리화, 약 300년 안에 배경 방사선 수준으로 감소
U-238 약 94,000kg — 저장하거나 첨단 원자로 연료로 활용 가능
시설은 연간 약 5,000GWd의 에너지에 해당하는 물질을 처리합니다.

기술 영향

파일럿은 미국 연간 사용후핵연료 배출량의 약 5%를 재활용합니다.
연간 2,000톤 산업 규모에서는 미국 연간 사용후핵연료 배출량 100%를 재활용합니다.
TerraPower의 345MWe Natrium 원자로를 5년간 가동할 수 있는 물질을 생산합니다.
파일럿 시설이 처리한 물질은 뉴욕시 에너지 수요의 1.5배를 공급합니다.

출처: BLSK 자료(2026), 슬라이드 9; Chang 2026

HALEU 등가 금속연료가 고속로에 적합한 이유

✓

동일한 핵분열성 역할(Pu-239 대 U-235)

✓

현재 296,000tHM의 원료 재고 존재

✓

농축 인프라 불필요

✓

연료를 만들면서 폐기물도 줄임

출처: INL 연료주기 분석; BLSK 자료(2026), 슬라이드 13

이것은 실험실 개념이 아닙니다. EBR-II는 1964년부터 1969년까지 연료주기 폐쇄를 입증했습니다. 연료조정시설은 1996년에 개보수되어 실제 조사후핵연료를 처리하며 지금까지 계속 운영되고 있습니다.

TRL-7수십 년의 연구와 10억 달러 이상의 미국 정부 투자를 바탕으로 TRL-7 수준으로 평가되는 기술

출처: Chang 2026, 슬라이드 11–14; ANL 기술 논문; "Plentiful Energy"(Till & Chang); BLSK 자료(2026)

현재 차세대 원자력의 네 가지 요구조건을 모두 충족하는 유일한 기술

진정한 차세대 원자력 시스템은 네 가지 요구조건을 충족해야 합니다. 현재 상업 원자로도, 제안된 첨단 원자로나 SMR도 네 가지를 동시에 충족하지 못합니다. 파이로프로세싱을 결합한 고속로만이 이를 충족합니다.

요구조건 1: 본질적 안전성

현재 원자로의 노심붕괴사고 발생확률은 원자로-년당 약 10⁻⁴입니다. 전 세계 440기가 운전 중인 현재에는 통계적으로 감내 가능한 수준입니다. 그러나 미래에 5,000기의 원자로가 운전된다면 격년으로 중대 사고가 발생한다는 의미가 됩니다. 1986년 EBR-II는 금속연료 고속로가 두 가지 가장 심각한 사고 시나리오에서 운전원 조치나 안전계통 작동 없이 스스로 안전하게 정지한다는 것을 입증했습니다.

10⁻⁴

원자로-년당 노심붕괴사고 확률

이것은 설계된 안전계통이 아니라 물리 현상입니다.

요구조건 2: 폐기물 관리 해법

파이로프로세싱은 모든 악티나이드를 회수해 장기 방사성 독성을 1,000분의 1로 줄입니다. 유효 관리 필요 기간은 약 300,000년에서 약 300년으로 줄어듭니다. 300년 후 폐기물은 원래 우라늄 광석보다 방사능이 낮아집니다.

300,000년

현재 관리 필요 기간

300년

파이로프로세싱 이후

이는 처분장 부지 선정이라는 불가능에 가까운 정치 문제를 관리 가능한 공학 문제로 바꿉니다.

요구조건 3: 재활용 경제성

Landmark CRADA는 파이로프로세싱이 기존 습식 재처리 대비 재활용 경제성에서 자릿수(order of magnitude) 수준의 개선을 달성한다는 상세 개념설계를 만들었습니다. 상세 비용 추정은 NDA 하에 제공됩니다.

요구조건 4: 사실상 고갈되지 않는 에너지

현재 원자로는 우라늄 자원의 0.6%만 사용합니다. 파이로프로세싱을 통한 지속적 연료 재활용이 가능한 고속로는 사실상 우라늄 전체를 활용할 수 있어 자원 이용 기간을 100배 이상 늘립니다. 미국에 저장된 95,000톤 이상의 사용후핵연료만으로도 수백 년의 미국 전력에 해당합니다. 600,000톤의 감손우라늄까지 포함하면 전체 국내 자원은 천 년이 넘는 에너지 독립을 의미합니다.

0.6%

현재 이용률

약 100%

고속로 이용률

1,000+년

감손우라늄 포함

실질적으로 고갈되지 않는 에너지입니다.

현재 상업 원자로도, 제안된 첨단 원자로나 SMR도 네 가지를 동시에 충족하지 못합니다. 파이로프로세싱을 결합한 고속로만이 이를 충족합니다.

출처: Chang 2026, slides 21–26, 32, 35

폐기물 처분 방법 비교

0.1%

방사성 독성

직접처분 100% 대비 파이로프로세싱

10–20%

필요 처분장 규모

기존 방법 100% 대비

폐기물 처분 방법 비교
지표	파이로프로세싱	습식 재처리(PUREX)	직접처분
지표: 연료 회수율¹.	파이로프로세싱: 95% 이상.	습식 재처리(PUREX): 95%.	직접처분: 0%.
지표: 처분 대상 폐기물¹.	파이로프로세싱: 약 5%.	습식 재처리(PUREX): 약 5%.	직접처분: 100%.
지표: 방사성 독성².	파이로프로세싱: 0.1%.	습식 재처리(PUREX): 98%.	직접처분: 100%.
지표: 물리적 체적³.	파이로프로세싱: 유사.	습식 재처리(PUREX): 유사.	직접처분: 유사.
지표: 처분장 규모⁴.	파이로프로세싱: 10–20%.	습식 재처리(PUREX): 100%.	직접처분: 100%.

¹ 파이로프로세싱은 Pu·U와 함께 마이너 악티나이드(Np, Am, Cm)를 모두 회수합니다. 습식 재처리(PUREX)는 Pu와 U를 회수하지만 마이너 악티나이드는 폐기물에 잔류합니다.
² 방사성 독성의 1,000배 감소는 가장 중요한 차별화 요소입니다. 이를 통해 선원항 분석 없이도 처분장 규제 요건을 사전에 충족할 수 있음을 입증할 수 있습니다.
³ 최종 폐기물 패키지의 물리적 체적은 모든 방법에서 유사합니다. 중요한 지표는 체적이 아니라 폐기물 패키지 간격입니다.
⁴ 처분장 규모는 수백 년에 걸친 원거리장 온도 상승에 의해 결정됩니다. 파이로프로세싱 폐기물의 발열은 주로 Cs와 Sr(반감기 약 30년)에서 발생하며 빠르게 감쇠합니다. 직접처분 폐기물과 습식 재처리 폐기물은 수백 년에 걸쳐 누적 발열이 증가합니다. 열분석에 따르면 동일한 처분장 공간에 파이로프로세싱 폐기물을 5~10배 더 많이 처분할 수 있습니다.

출처: BLSK Energy 내부 계산

EBR-II, 연료조정시설, HFEF, TREAT 원자로 시설을 보여주는 아르곤 국립연구소 서부 부지(현 아이다호 국립연구소)의 항공사진 — 아르곤 국립연구소 서부 부지(현 아이다호 국립연구소) — 파이로프로세싱이 발명되고, 실증되었으며, 60년에 걸쳐 검증된 곳입니다.

기술 검증 연대표

세계 최초의 제어된 핵연쇄반응부터 현재 진행 중인 CRADA까지, 80년이 넘는 지속적 발전이 모두 아르곤 국립연구소에 뿌리를 두고 있습니다.

1942
Chicago Pile-1
세계 최초의 제어된 핵연쇄반응(아르곤/시카고대)
1951
EBR-I
원자력으로 최초 전기 생산, 1953년 증식 원리 입증
1964–1969
EBR-II 연료주기
완전한 연료주기 폐쇄 입증
1986
EBR-II 안전시험
획기적인 고유 수동 안전성 입증 — 원자로 자가 정지
1996–현재
연료조정시설
공학 규모 연료 처리를 지속 운영
2013–2018
Landmark CRADA
연간 100톤 및 400톤 파이로프로세싱 시설 개념설계
2024–현재
BLSK CRADA(A25591)
상세 엔지니어링 설계, NRC 인허가 경로, 60개월 프로그램

출처: Chang 2026, 슬라이드 2–5, 10–12, 15; CRADA 공개 요약

과학은 검증되었습니다. 공학도 입증되었습니다. 남은 질문은 상용화입니다.

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