지난달 24일 중국 간쑤성 우웨이시에 있는 중국과학원 상하이 응용물리연구소 우웨이 캠퍼스에서 연구원들이 토륨 용융염 원자로를 연구하는 모습. 2025. 11.4 [신화=연합뉴스 자료사진]

(서울=연합뉴스) 권수현 기자 = 중국이 고비사막에서 4세대 원자로로 주목받는 용융염원자로(MSR)로 토륨을 우라늄으로 변환하는 실험에 세계 최초로 성공해 토륨 용융염 원자로(TMSR) 상용화에 한 발짝 다가갔다.

4일 홍콩 사우스차이나모닝포스트(SCMP)와 중국과학보에 따르면 중국과학원 상하이응용물리연구소는 간쑤성 우웨이시의 고비사막에 건설한 2㎿(메가와트)급 실험용 TMSR에서 토륨을 용융염 원자로에 투입해 우라늄 핵연료로 변환했다고 지난 1일 발표했다.

이는 세계 최초로 토륨을 용융염로에 투입해 가동한 후 실험데이터를 얻어낸 사례로, 용융염 원자로 시스템에서 토륨 자원을 활용할 수 있다는 기술적 타당성에 대한 초기 증거를 제공한다고 중국과학원은 설명했다.

중국과학원은 해당 원자로가 "현재 전 세계에서 유일하게 토륨 연료를 실제로 투입하고 사용한 용융염 원자로"라며 "중국의 4세대 핵발전과 토륨 활용에 핵심적 기술 지원과 실행 가능 방안을 마련했다"고 의미를 부여했다.

SCMP는 이번 실험 성과에 대해 "무한한 핵에너지 공급의 길을 열어 에너지 독립에 이정표를 세웠다"고 평가했다.

용융염원자로는 리튬, 베릴륨 등의 금속 양이온과 플루오르, 염소 등의 음이온이 결합한 염(鹽)을 가열해 액체 상태(용융염)로 만들어 냉각재 및 핵연료에 사용하는 원자로다.

여기에 자연 상태에서 암석 안에 존재하는 동위원소인 토륨-232를 넣으면 원자로 내에서 중성자를 흡수, 궁극적으로 핵분열성 물질인 우라늄-233으로 변환돼 에너지를 생산하는 것이 TMSR의 원리다.

중국 간쑤성 우웨이시에 위치한 중국과학원의 토륨 용융염 원자로 연구단지 전경 [신화=연합뉴스 자료사진]

TMSR은 대량의 냉각수를 확보하기 위해 주로 바닷가에 건설되는 기존 원자로와 달리 물이 필요하지 않아 바다가 아닌 내륙이나 심지어 대형 선박에도 설치할 수 있다. 또 우라늄 원자료보다 효율은 높으면서 방사성 폐기물은 훨씬 적고 안정성도 더 높은 것으로 평가된다.

다만 경제성이 기존 우라늄 원자로에 비해 크게 높지 않고 용융염이 유발하는 부식 문제 해결 등 기술적 과제가 존재해 개발 속도가 더뎠다.

하지만 중국은 자국에 풍부하게 매장된 토륨을 활용하고 내륙 지역 에너지 수요를 충족하기 위한 방안으로 TMSR 개발을 적극적으로 추진해왔다.

다이즈민 중국과학원 상하이 응용물리연구소장 겸 TMSR 핵에너지 시스템 관련 과학기술 특별 책임자는 중국과학보와의 인터뷰에서 "중국의 토륨 매장량은 우라늄보다 훨씬 많아 이를 효율적으로 활용하면 국가 에너지 안보를 1천년 이상 보장할 수 있다"고 말했다.

다이 소장은 "현재 TMSR의 핵심장비는 100% 국산화했고 재료와 장비 기술 등 전반의 국산화율은 90%에 달한다"며 "2035년께 100메가와트급 시범 원자로를 건설해 전력망 송전 실현하는 것이 목표"라고 말했다.

inishmore@yna.co.kr

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