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ALPS(다핵종제거설비) 처리과정에 대하여

ALPS(다핵종제거설비) 처리과정

후쿠시마 원자력 발전소 사고에 대한 영향으로 다량의 방사성물질이 포함된 물이 발생(폐연료 냉각에 쓰인 오염수,  유입된 지하수 및 해수 등)하고 있으며, 이를 처리하기 위한 설비로 ALPS(Advanced Liquid Processing System, 고도액체처리시스템)을 도입하였다.

아래는 ALPS 설비의 도식(출처 : IAEA 홈페이지)

What is ALPS?

저 탱크에 보관된 물은 오염수에서 세슘 등을 1차 제거 처리한 물(1차 처리수)이다.

ALPS 설비의 성능은 현재 트리톤(삼중수소)를 제외한 핵종 처리에 대해서는 어느정도 검증이 된 모양이다.
다만 방사성 물질의 사후처리가 가능하다고 하는 이 기기에 대해서 궁금해서 조금 찾아보았다.

로이터 보도에 따르면 여과필터는 active carbon(활성탄), artificial minerals(인공광물) and other absorbents(기타 흡착재)으로 구성되었다고 한다.
그리고 TEPCO에서는 아래와 같은 동영상을 게재하고 있다.
https://www.tepco.co.jp/en/news/library/archive-e.html?video_uuid=sy39zqxi&catid=69631

ALPS 설비의 원리 자체는 굉장히 심플하다. 필터를 활용하여 방사성 물질을 흡착하는 것으로 이는 정수장에서 쓰는 활성탄 흡착의 원리와 동일하다.
다만 오염수의 처리를 위하여, 기존 여과장(침전-여과 공정, 중력을 이용)을 구축하는 것이 아닌 펌프를 이용해 강제로 돌린다는 점.
그리고 흡착 효율을 높히기 위해 전처리 및 물질별 특화된 별도 공정이 존재한다는 것에 차이가 있다.
이는 다양한 핵종이 포함된 1차 처리수의 빠른 처리를 위해서는 어쩔 수 없는 조치인 듯 한다.

이 방식의 단점은 100% 완벽한 처리가 불가능하다는 것과(특정 숫자에 0.1을 계속 곱해도 0이 되지 않는 것과 같다), 사용 후 필터가 고준위 방사성 폐기물로 남는다는 점이다.
그리고 TEPCO나 IAEA에서 계속 이야기하듯이 물 분자에 결합된 삼중수소의 처리가 어렵다는 것이다.
*자연계에 존재하는 타 오염물질의 경우 노출영향평가를 통해 안전역을 이끌어낼수 있으나, 인공적으로 만들어진 핵종의 경우 장기적인 영향을 예측할 수 없으므로 낮으면 낮을수록 좋다.

다만 계속 발생하는 1차 처리수를 언제까지 물탱크에 보관만 할 수는 없으니 현재 시점에서는 차선의 방법이 아닐까 싶다.

몇년 전 어떤 기업에서 방사성 물질을 처리하기 위한 처리물질(유기물질 MIX)을 개발했다고 이야기 해서 해당 아이디어를 검토했었는데,
실제 시험결과 수치는 실제로 줄어드는데(K-40 기준) 원리를 도무지 입증할 수 없어서 넘어갔던 기억이 있다. (흡착? 결합?)

이 방식도 동일할 것으로 보인다. 구체적인 필터의 구체적인 구성을 이야기 안하는 것을 보아하니 결과는 나오는데 원리를 정확히 입증하기 어려운 경우가 아닐까 싶다.(TEPCO 내부에는 정확한 근거가 있을 수도 있지만..)
상황이 급박하고 결과가 명확하다면 때론 이와 같이 규모를 키워서 진행하면서 검증하는 것도 문제 해결의 방법이 될 수 있겠다.
현재 우리의 과학 수준으로는 비행기가 정확히 어떤 원리에 의해 나는지 알 수 없음에도 잘만 타고 다니지 않는가.

관련자료
ALPS 처리수 희석방출시설 개략도 [다운로드]