[논문 리뷰] The Future of Nuclear Energy: Facts and Fiction Chapter I: Nuclear Fission Energy Today

Michael Dittmar|ArXiv.org|2009. 08. 05.

Nuclear and radioactivity studies참고 문헌 1인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 IAEA, WNA, NEA의 자료를 바탕으로 세계 핵분열 에너지의 현재 상태와 근초기 전망을 분석하여, 핵재생(핵 륜전)의 주장에도 불구하고 우라늄 공급 제약과 노후화된 원자로로 인해 핵발전 출력이 서서히 감소하고 있으며, 연료 부족으로 인해 향후 3~5년 내에 5–20 GWe의 잠재적 용량 감소가 발생할 수 있음을 결론 내린다.

ABSTRACT

Nuclear fission energy is considered to be somewhere between the holy grail, required to solve all energy worries of the human industrialized civilization, and a fast path directly to hell. Discussions about future energy sources and the possible contribution from nuclear energy are often dominated by variations of fundamentalists and often irrational approaches. As a result, very little is known by the general public and even by decision makers about the contribution of nuclear energy today, about uranium supplies, uranium resources and current and future technological challenges and limitations. This analysis about nuclear energy and its contribution for tomorrow tries to shed light on the nuclear reality and its limitations in the near and long term future. The report, presented in four chapters, is based essentially on the data provided in the documents from the IAEA (International Atomic Energy Administration) and the NEA (the Nuclear Energy Agency from the OECD countries, the WNA (World Nuclear Association) and the IEA (International Energy Agency).

연구 동기 및 목표

• 2009년 기준으로 핵분열 에너지가 세계 에너지 혼합물에서 사실상의 상태를 명확히 하여 널리 퍼져 있는 오해를 바로잡는다.
• 주로 채굴과 2차 자원(예: 재처리 연료, 무기 플루토늄)을 포함한 현재의 우라늄 공급의 지속 가능성 평가를 수행한다.
• 우라늄 생산 감소와 원자로 폐기 증가의 영향을 감안할 때 핵분열의 장기적 지속 가능성 평가를 수행한다.
• 공식 자료를 분석하여 '핵재생'에 대한 널리 퍼진 믿음을 도전한다. 이는 채굴, 용량, 연료 가용성에 관한 공식 자료를 바탕으로 한다.
• 현재 추세를 바탕으로 향후 핵에너지 생산을 예측하며, 특히 우라늄 부족으로 인한 강제적인 용량 감소 위험을 강조한다.

제안 방법

• IAEA, WNA, NEA, Red Book(2007년판)의 공개 자료를 종합하여 우라늄 채굴, 원자로 운영, 연료 공급에 관한 데이터를 분석한다.
• 과거 10년간의 역사적 우라늄 채굴 수요(연평균 약 40,000톤/년)를 370 GWe의 원자로를 운영하기 위해 필요한 수요(약 65,000톤/년)와 비교한다.
• 2차 우라늄 자원(예: 재처리 연료, 무기 등급 물질)의 역할을 평가하고, 몇 년 내로 고갈될 것으로 예측한다.
• WNA 2009년 예측치를 사용하여 향후 우라늄 공급을 예측하고, 실제 채굴 결과와 비교하여 공급 압박을 평가한다.
• 신규 원자로 건설 및 폐기 추세를 분석하며, 48개의 신규 원자로 건설 중이며, 100개의 오래된 원자로가 폐기 예정임을 확인한다.
• 공급-수요 균형 모델을 사용하여, 특히 생산국이 아닌 국가들에서 연료 부족으로 인한 핵용량 감소 위험을 평가한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 현재 자료를 바탕으로 세계 핵에너지 부문이 일반적으로 주장하는 바와 같이 핵재생을 경험하고 있는가?
• RQ2 2차 우라늄 자원(예: 재처리 연료, 무기 물질 등)이 현재 원자로 운영을 얼마나 지속적으로 뒷받침하고 있는가?
• RQ3 growing 원자로 용량과 수요 증가와 관련하여 우라늄 채굴 수요의 지속 가능성은 어떻게 예측되는가?
• RQ4 신규 원자로 건설 속도와 원자로 폐기 속도는 어떻게 비교되며, 이들의 순 영향은 세계 핵발전 출력에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 향후 3~5년 내에 우라늄 공급 부족으로 인한 강제적인 핵발전 용량 감소 위험은 어느 정도인가?

주요 결과

• 세계 전기 생산에서 핵에너지 비중은 1993년 18%에서 2008년 14% 미만으로 감소했으며, 세계 에너지 총소비의 2.5% 미만을 차지한다.
• 핵전기 생산량은 2006년 최고치인 2,658 TWhe에서 2008년 2,601 TWhe로 2% 감소했으며, 2005년 수준 이하로 유지되었다.
• 세계적으로 지난 10년간 우라늄 채굴 평균은 연간 약 40,000톤에 불과했으며, 370 GWe의 원자로를 운영하기 위해 필요한 65,000톤/년에 못 미쳤다.
• 2차 우라늄 자원(예: 재처리 연료, 무기 물질 등)은 현재 연간 약 21,000톤의 천연우라늄 당량을 공급하고 있으나, 몇 년 내 고갈될 것으로 예상된다.
• WNA 2009년 예측치에 따르면 2009년 기준으로 1,200톤의 우라늄 공급 부족이 발생했으며, 연간 채굴량이 50,000톤 이하일 경우 심각한 우라늄 부족이 발생할 것이다.
• 핵무기 물질을 대규모로 원자로 연료로 전환하지 않는 한, 향후 3~5년 내에 운영 중인 핵발전 용량이 10–20 GWe 감소할 가능성이 있으며, 이는 전 세계 핵발전소의 약 5%에 영향을 미칠 수 있으며, 특히 생산국이 아닌 국가들에 더 큰 영향을 줄 것이다.