영국-비소 이용 방사성 폐기물을 제거하는 유망한 방법

방사성 폐기물을 제거하는 유망한 방법
Potential approach to how radioactive elements could be 'fished out' of nuclear waste

맨체스터 과학자들은 어떻게 비소 분자가 방사성 폐기물 중에서 가장 독성이 큰 원소를 제거하는가를 밝히고 있다. 이것은 원자력 해체 산업이 더욱 안전하고 효과적이게 만드는 돌파구가 될 수 있다. 맨체스터 대학의 스티브 리들 교수가 이끄는 연구팀의 박사 과정 학생인 엘리자베스 와일드먼은 상온에서 토륨과 다중 결합하는 비소의 존재를 처음으로 학계에 보고했다. 이 내용은 네이처 커뮤니케이션스 저널에 발표될 예정이다.

원자력은 화석연료보다 탄소를 훨씬 적게 배출하는 잠재성이 있지만 부산물로 생성되는 장수명 방사성 폐기물을 적절하게 관리할 필요가 있다. 방사성 폐기물을 분리, 재활용하고 부피를 줄이기 위한 연구는 토륨, 우라늄 등이 주기율표상의 다른 원소들과 어떻게 반응하는가에 집중되어 있고 잠재적으로 방사성 폐기물을 정화할 방법을 제시할 수 있다.

무기화학과 학장이자 맨체스터 대학 방사화학 연구센터 공동소장인 리들은 취급이 용이하도록 방사성 폐기물의 부피를 줄일 필요가 있고 무해한 원소나 고준위 방사성 원소를 저준위 폐기물에서 분리해야 한다고 말했다.

이번 연구는 이전에 발표된 우라늄-인, 우라늄-비소, 토륨-인 화학적 특성의 후속 연구 성격을 가진다. 이 연구는 부드러운 원소인 비소가 어떻게 토륨과 상호작용하는가를 관찰한 것으로 기본 원리는 금속 원소와 결합하는데 사용되는 유기 분자로 비소를 사용하여 추출 공정을 개선할 수 있기 때문이다.

현재 유기분자를 사용하여 선택적으로 방사성 폐기물 용액에서 금속이온을 추출하고 더 많은 방사성 독성 폐기물을 제거하는 방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 화학결합을 이해하고 어떻게 유기 추출제가 다른 금속과 결합하는지를 알아야 한다. 이어 선택적으로 결합하도록 한 다음 용액에서 해당 금속을 제거할 수 있다.

금속에 줄 수 있는 부드러운 기부 원자를 보유한 분자들이 가장 효과가 좋다는 증거가 있다. 따라서 부드러운 기부와 금속(soft donor-to-metal) 결합을 더 잘 이해할 필요가 있다. 비소는 부드러운 기부자로 결합의 성격을 이해하기 위한 복잡한 모델을 개발하고 있다. 현재까지 토륨과 비소 간의 다중 결합이 지닌 복잡성은 겨우 한 번에 몇 개의 분자만 생성되는 성간 온도(3-10 캘빈)에 가까운 온도인 제한적인 수준에서 실험이 이루어졌다.

이제 몇 그램 수준으로 상온에서 안정적인 분자를 만들고 있고 더욱 직접적인 연구를 수행할 계획이다. 이 연구를 바탕으로 미래에는 실제 시스템에 적용할 수 있을 것이다.

해외과학기술동향에서 퍼온 내용입니다.