핵의 재처리 여부를 알아낼 수 있는 방법으로는 총량분석법(bulk analysis)과 입자분석법(particle analysis)이 있습니다.
총량분석은 시료를 화학적으로 처리한 뒤 우라늄과 플루토늄을 각각 분리한 후, 열이온화 질량분석기(TIMS; Thermal Ionization Mass Spectrometry)등 질량분석기를 사용해서 핵물질의 양을 측정하고 동위원소 비율을 구해 이를 정상적인 핵물질의 동위원소 비율과 비교함으로써 비정상적인 핵활동 유무를 판별할 수 있습니다.
입자분석은 시료에 묻어있는 먼지와 입자들을 회수해서 균일한 입자층을 만든 다음 중성자를 조사하면 핵물질 입자 부분은 핵분열에 의해서 특정 모양의 흔적(트랙)이 생기는데, 이를 토대로 핵분열성 물질을 포함하는 입자만을 선별해서 입자별 동위원소 비율을 측정함으로써 개별 입자의 재처리, 농축 등의 핵활동 정보를 알아낼 수 있습니다.
이 같은 분석을 수행하기 위해서는 국제원자력기구(IAEA)의 '국제 사찰시료 분석 실험실 네트워크(IAEA-NWAL; NetWork of Analytical Laboratories)'에 가입되어야 하는데, 지금까지 IAEA-NWAL에는 미국, 프랑스, 일본 등 9개국 15개 연구기관만 가입되어 있었습니다.
NWAL은 IAEA가 세계 각국을 대상으로 핵 사찰 활동을 통해 수집한 시료를 정밀 분석하기 위해 운영 중인 사찰시료 전문 분석기관으로, IAEA가 요구하는 기술 및 시설 인증을 통과해야만 가입할 수 있습니다.
■ 한국원자력연구원이 국제원자력기구(IAEA)로부터 '국제 사찰시료 분석 실험실 네트워크(IAEA-NWAL; NetWork of Analytical Laboratories)' 총량분석 분야에서 가입 승인을 받았습니다.
한국원자력연구원은 지난 2008년 IAEA로부터 NWAL 가입 후보로 지정받아 2009년부터 총 70억원의 연구비를 투입해 극미량 핵물질 분석체계를 구축했습니다.
이 중 총 3차에 걸친 IAEA의 시험 시료 분석 절차와 관련 시설 검증을 통과함으로써 최근 NWAL 가입 승인을 최종 통보 받았습니다.
검증 절차에서 한국원자력연구원은 IAEA가 보내온 시험 시료에 포함된 1나노그램(10억분의 1그램) 이하 우라늄과 1 피코그램(1조분의 1그램) 이하 플루토늄의 총량과 동위원소 비율을 오차 범위 이내로 밝혀내 정확도, 정밀도, 품질경영 등 IAEA가 요구한 기술적 요건을 충족시켰습니다.
NWAL 가입을 위해서는 위의 기술 요건과 함께 극미량 핵물질 분석 과정에서의 오염을 막기 위해 'Class 100급'의 시설 구축이 요구되는데, 한국원자력연구원은 보유중인 소규모 시설로 IAEA의 검증을 통과했습니다.
Class 100(Class ISO 5)은 1 입방피트 공간에 0.5마이크로미터 이상의 입자가 100개 미만 존재하는 청정도로, 일반 가정의 청정도는 Class 50만, 반도체 생산 공정의 청정도는 Class 10 수준입니다.
한국원자력연구원은 올해 안에 입자분석 분야의 가입도 신청할 계획입니다.
또 한국원자력연구원은 이번 NWAL 가입으로 본격적인 사찰시료 분석 업무를 수행하게 됨에 따라 기존 시설 외에도 40억원을 투입해 올해 안에 청정실험연구동을 완공할 예정입니다.
한국원자력연구원의 NWAL 가입으로 우리나라는 극미량 핵물질 분석 기술을 국제적으로 인정받고 IAEA의 핵사찰 시료 분석 작업에 참여할 수 있게 됐습니다.
이번 NWAL 가입으로 우리나라는 국제 핵사찰 활동 참여를 통해 글로벌 핵비확산 노력에 원자력 기술 선진국 위상에 걸맞는 공헌을 할 수 있게 됐습니다.
총량분석을 위한 동위원소비 측정
열이온화 질량분석기(TIMS) 입자분석을 위한 입자 회수
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<국제 사찰시료 분석 실험실 네트워크 관련 자료> 1. IAEA-NWAL 2. 사찰시료 총량분석 |
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