고준위 방사성폐기물 처분에 대한 종합 성능 평가를 위해 처분장 성능 및 안전성에 미치는 영향들을 단위 현상, 사건, 공정 (FEP)으로 분류하고 이들을 발생 가능성, 결과 영향, 규제, 특정 부지의 적합성 등을 고려하여 중요도를 평가한 후 유사한 FEP들을 그룹화하여 이들 FEP 그룹들 간의 상호 반응을 이해하고 이로부터 처분장으로부터 최종 생태계에 이르는 방사성 핵종들이 이동을 기술하는 시나리오를 도출하는 연구가 필요하다. 한국원자력연구원에서는 외국의 사례를 심층 분석하고 국내 전문가 의견 등을 종합하여 국내 처분 환경에 적합한 FEP들을 380 여개 포함하는 KAERI FEP List를 개발하였다. RES와 PID방법을 사용하여 처분장 방사선적 종합 안전성 평가에서 고려해야 될 5 가지 시나리오들을 도출하였다. 또한 고준위폐기물 처분안전성평가를 종합 데이터베이스 관리시스템인 KAERI CYPRUS를 개발하고 이들 결과물을 CYPRUS 내에 구축하였다.
고준위 방사성폐기물 처분에 대한 종합 성능 평가를 위해 처분장 성능 및 안전성에 미치는 영향들을 단위 현상, 사건, 공정 (FEP)으로 분류하고 이들을 발생 가능성, 결과 영향, 규제, 특정 부지의 적합성 등을 고려하여 중요도를 평가한 후 유사한 FEP들을 그룹화하여 이들 FEP 그룹들 간의 상호 반응을 이해하고 이로부터 처분장으로부터 최종 생태계에 이르는 방사성 핵종들이 이동을 기술하는 시나리오를 도출하는 연구가 필요하다. 한국원자력연구원에서는 외국의 사례를 심층 분석하고 국내 전문가 의견 등을 종합하여 국내 처분 환경에 적합한 FEP들을 380 여개 포함하는 KAERI FEP List를 개발하였다. RES와 PID방법을 사용하여 처분장 방사선적 종합 안전성 평가에서 고려해야 될 5 가지 시나리오들을 도출하였다. 또한 고준위폐기물 처분안전성평가를 종합 데이터베이스 관리시스템인 KAERI CYPRUS를 개발하고 이들 결과물을 CYPRUS 내에 구축하였다.
The impacts influenced on the performance and safety of a repository are classified as units of Features, Events, and Processes (FEP), for the total system performance assessment (TSPA) related to the permanent disposal of HLW. The importance is evaluated in consideration of the frequency, consequen...
The impacts influenced on the performance and safety of a repository are classified as units of Features, Events, and Processes (FEP), for the total system performance assessment (TSPA) related to the permanent disposal of HLW. The importance is evaluated in consideration of the frequency, consequence, regulation, suitability of a specific site, etc. and then these are grouped as a similar FEP. A scenario describing the migration of radionuclide from the repository to the biosphere is derived from understanding the interaction among these groups. KAERI has developed the KAERI FEP lists by review and collation of the foreign studies. The KAERI FEP list has been reviewed by several Korean experts. The five major scenarios describing possible future evolutions of the geological disposal system have been developed by RES and PID methods. Also the CYPRUS which is a KAERI integrated database management system for the total system performance assessment (TSPA) related to the permanent disposal of HLW has been developed and the results of the FEP and scenario development have been uploaded in this system.
The impacts influenced on the performance and safety of a repository are classified as units of Features, Events, and Processes (FEP), for the total system performance assessment (TSPA) related to the permanent disposal of HLW. The importance is evaluated in consideration of the frequency, consequence, regulation, suitability of a specific site, etc. and then these are grouped as a similar FEP. A scenario describing the migration of radionuclide from the repository to the biosphere is derived from understanding the interaction among these groups. KAERI has developed the KAERI FEP lists by review and collation of the foreign studies. The KAERI FEP list has been reviewed by several Korean experts. The five major scenarios describing possible future evolutions of the geological disposal system have been developed by RES and PID methods. Also the CYPRUS which is a KAERI integrated database management system for the total system performance assessment (TSPA) related to the permanent disposal of HLW has been developed and the results of the FEP and scenario development have been uploaded in this system.
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문제 정의
기후 변화 시나리오는 미래에는 현재 기후와는 달리 변한다는 시나리오로 기후 변화로 인한 지하수 유동의 변화, 생태계 특성 변화 등이 처분장 안전성에 미치는 영향을 평가하는 것이다. 현재 예측할 수 있는 기후 변화 시나리오는 단기적으로는 지구 온난화 현상이 있으며 장기적으로는 빙하 시대 도래가 있다.
그러나 일반 대중들에게는 활성 단층으로 인한 지진은 발생 확률은 미약하더라도 사고 발생으로 인한 영향이 심대하므로, 처분장 안전성을 입증하기 위한 방안으로 정량적인 영향 평가가 요구될 수 있다. 따라서 이러한 FEP들은 발생 확률이 미미하다라도 따로 분류하여 이들로 인해 발생하는 사건 시나리오들을 도출하도록 한다.
가설 설정
- 발생확률 : 발생 확률이 낮은 FEP은 제외한다. 그러나 발생 가능성이 낮다 하더라도 잠정적인 연간 위험도가 상대적으로 높다 하면 포함되어야 한다.
제안 방법
다. FEP들의 우선순위를 평가할 때 FEP들의 중요도를 1 점부터 5 점까지의 가중치로서 평가하도록 하였다. 가중치가 높은 FEP들은 시나리오를 구성함에 있어 우선적으로 고려되고 시나리오 내에서의 각 사건들의 상호 반응을 기술하는 RES 구축 연구에서 RES 구성 요소들을 표현하는데 활용된다.
FEP은 Box로 표기하고, FEP의 중요도는 Box 색상으로 구분하였다. FEP의 중요도는 FEP record에 포함된 FEP 우선순위이며, FEP box의 색상은 FEP의 중요도가 가장 높은 FEP에 흑색을 적용하고 그 다음부터 순차적으로 적색, 청색, 녹색, 황색 순으로 적용하였다. FEP간 상호관계를 의미하는 Influence는 화살표로 표기하였으며, 상호 영향을 주고받는 경우 양방향 화살표를 사용하였다.
KAERI 고준위 방사성폐기물 처분 종합 데이터베이스 관리시스템인 CYPRUS (CYBER R&D Platform for Radwaste Disposal in Underground System)를 개발하였다 [13, 14].
본 연구에서는 이와 같은 방사성 핵종들의 처분장으로부터 인간 생태계 사이의 긴 여행과 관련된 “이야기” 를 구성하는 단위 사건들인 FEP들을 수집하여 주요 선정 기준에 따라 적정성을 평가한 후 선별된 FEP들에관해 우선 순위도를 조사하였다. RES 행렬의 상호 반응을 연결하여 핵종 이동과 관련된 정상 시나리오, 초기용기파손, 기후 변화, 자연 재해 시나리오와 용기 부식 등 5개의 시나리오를 도출하였다. 이와 병행하여 PID 개발 모듈을 개발하고 정상 시나리오를 대상으로 세부 PID를 구축한 후 이들 세부 PID를 통합함으로써 Full PID를 구축하였다.
PID 방식은 FEP간 구체적인 연결과정을 통하여 과도하게 복잡해지는 단점이 있는 반면 시나리오의 전개를 구체적으로 보여주게 되는 장점이 있다. RES를 통한 시나리오 개발과 병행하여 PID 형태의 시나리오를 다양한 형태로 구현 할 수 있는 PID 개발 모듈을 구축하였다 [11]. FEP은 Box로 표기하고, FEP의 중요도는 Box 색상으로 구분하였다.
본 연구에서는 이와 같은 방사성 핵종들의 처분장으로부터 인간 생태계 사이의 긴 여행과 관련된 “이야기” 를 구성하는 단위 사건들인 FEP들을 수집하여 주요 선정 기준에 따라 적정성을 평가한 후 선별된 FEP들에관해 우선 순위도를 조사하였다.
선별된 FEP들을 조합하여 주요 시나리오 5개를 구성하였다. 시나리오 도출 방법론으로는 해외에서 많이 사용하고 있는 RES 방법론을 적용하였다.
FEP간 상호관계를 의미하는 Influence는 화살표로 표기하였으며, 상호 영향을 주고받는 경우 양방향 화살표를 사용하였다. 이 모듈을 이용하여 용기부식, 역학적 변화, 핵종이동, 방사분해 및 지하수 이동의 세부 PID를 구축한 후 이들 세부 PID를 통합함으로써 PID 형태의 정상 시나리오를 구축하였다 [12]. 이와 같이 5 가지 세부 PID들을 통합하여 Fig.
이와 같은 기준을 근거로 FEP 목록 초안을 국내 여러 분야 전문가 의견을 수렴하여 380여개의 FEP의 KAERI FEP 목록을 개발하였다. KAERI FEP 목록의 FEP들은 처분장 안전성 평가에 있어서 중요한 시나리오들을 도출하기 위해 우선 순위를 부여하였
이 모듈을 이용하여 용기부식, 역학적 변화, 핵종이동, 방사분해 및 지하수 이동의 세부 PID를 구축한 후 이들 세부 PID를 통합함으로써 PID 형태의 정상 시나리오를 구축하였다 [12]. 이와 같이 5 가지 세부 PID들을 통합하여 Fig. 8과 같이 정상 시나리오에 대한 Full PID를 구축하였다. 예로 Fig.
RES 행렬의 상호 반응을 연결하여 핵종 이동과 관련된 정상 시나리오, 초기용기파손, 기후 변화, 자연 재해 시나리오와 용기 부식 등 5개의 시나리오를 도출하였다. 이와 병행하여 PID 개발 모듈을 개발하고 정상 시나리오를 대상으로 세부 PID를 구축한 후 이들 세부 PID를 통합함으로써 Full PID를 구축하였다. KAERI 고준위폐기물 처분 종합 데이터 베이스 관리 시스템인 CYPRUS는 FEP 목록과 RES 시나리오의 연계 개발 모듈인 FEAS, RES 시나리오 및 PID 방식의 시나리오 등을 탑재하고 있으며 사용에 편리한 GUI 제공함으로써 처분안전성 평가 입력 자료 등 기본 자료 제공을 할 수 있다.
대상 데이터
정상 시나리오는 방사성폐기물 처분장 폐쇄 후 장기 방사선적 종합 안전성 및 성능 평가에 있어서 기준 평가 대상으로 선정된 시나리오로 발생 확률이 1인 FEP 들로 구성된 것이다. 최종 생태계를 음용수 채취를 위한 소규모 우물을 화강암반 내 대수대로 굴착하는 시나리오와 공학적 방벽을 따라 유출된 방사성 핵종들이 단열 암반 내 단열망을 타고 유동하다가 주요 투수대 (major water conducting feature)에 유입된 후 지표면까지 이동 후 강이나 샘으로 용출되어 음용수, 관개수 등으로 사용되고 일부는 직접 해양 생태계로 유입되는 시나리오이다.
이론/모형
FEP의 중요도는 FEP record에 포함된 FEP 우선순위이며, FEP box의 색상은 FEP의 중요도가 가장 높은 FEP에 흑색을 적용하고 그 다음부터 순차적으로 적색, 청색, 녹색, 황색 순으로 적용하였다. FEP간 상호관계를 의미하는 Influence는 화살표로 표기하였으며, 상호 영향을 주고받는 경우 양방향 화살표를 사용하였다. 이 모듈을 이용하여 용기부식, 역학적 변화, 핵종이동, 방사분해 및 지하수 이동의 세부 PID를 구축한 후 이들 세부 PID를 통합함으로써 PID 형태의 정상 시나리오를 구축하였다 [12].
선별된 FEP들을 조합하여 주요 시나리오 5개를 구성하였다. 시나리오 도출 방법론으로는 해외에서 많이 사용하고 있는 RES 방법론을 적용하였다.
후속연구
KAERI 고준위폐기물 처분 종합 데이터 베이스 관리 시스템인 CYPRUS는 FEP 목록과 RES 시나리오의 연계 개발 모듈인 FEAS, RES 시나리오 및 PID 방식의 시나리오 등을 탑재하고 있으며 사용에 편리한 GUI 제공함으로써 처분안전성 평가 입력 자료 등 기본 자료 제공을 할 수 있다. 또한 CYPRUS는 일반인들에게 FEP과 시나리오 등을 쉽게 설명할 수 있는 자료로도 이용할 수 있도록 설계되어 있어 처분에 대한 신뢰도 향상에 크게 기여할 수 있을 것이다.
원자력 발전의 부산물로 생성되는 고준위 방사성폐기물을 안전하게 격리하여 영구 처분하기 위해서는 처분 시설의 안전성을 평가하여야 한다. 이를 위해서 심지층 암반에 처분된 방사성 핵종들이 처분 용기 내로 침투한 지하수에 용해되어 공학적 방벽과 천연 방벽을 거쳐 생태계로 이동하는 현상에 대한 정확한 이해와 수식화 및 종합 안전성/성능 평가 코드와 관련 입력 자료 확보가 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
고준위 방사성폐기물에 대한 처분 시설의 안전성을 평가하기 위해 확보되어야 할 것은 무엇인가?
원자력 발전의 부산물로 생성되는 고준위 방사성폐기물을 안전하게 격리하여 영구 처분하기 위해서는 처분 시설의 안전성을 평가하여야 한다. 이를 위해서 심지층 암반에 처분된 방사성 핵종들이 처분 용기 내로 침투한 지하수에 용해되어 공학적 방벽과 천연 방벽을 거쳐 생태계로 이동하는 현상에 대한 정확한 이해와 수식화 및 종합 안전성/성능 평가 코드와 관련 입력 자료 확보가 필요하다.
고준위 방사성폐기물을 안전하게 격리하여 영구 처분하기 위해서는 어떤 것이 필요한가?
원자력 발전의 부산물로 생성되는 고준위 방사성폐기물을 안전하게 격리하여 영구 처분하기 위해서는 처분 시설의 안전성을 평가하여야 한다. 이를 위해서 심지층 암반에 처분된 방사성 핵종들이 처분 용기 내로 침투한 지하수에 용해되어 공학적 방벽과 천연 방벽을 거쳐 생태계로 이동하는 현상에 대한 정확한 이해와 수식화 및 종합 안전성/성능 평가 코드와 관련 입력 자료 확보가 필요하다.
고준위 방사성폐기물 처분의 종합 성능 평가를 위해 요구되는 연구는 무엇인가?
고준위 방사성폐기물 처분의 종합 성능 평가 (Total System Performance Assessment : TSPA)를 위해서는 처분장 성능 및 안전성에 미치는 영향들을 독립적인 단위 현상, 사건, 공정 (Features, Events, Processes; FEP)으로 구분하여 정리하는 연구가 필요하다. 한국원자력연구원에서는 국내 처분 환경과 NEA[1], IAEA [2], Sandia [3], NIREX[4], POSIVA [5] 및 SKB [6] 등의 FEP을 기초로 FEP 목록 초안 [7]을 작성하였다.
참고문헌 (14)
NEA, Systematic Approaches to Scenario Development: Safety Assessment of Radioactive Waste Repositories. Report of the NEA Working Group on the Identification and Selection of Scenarios for the Safety Assessment of Radioactive Waste Disposal, NEA/OECD, 1992.
IAEA, Final Report of the Reference Biospheres Working Group of the BIOMOVS II Study, Development of a Reference Biospheres Methodology for Radioactive Waste Disposal, BIOMOVSII TR No. 6, SKI, 1996.
R. M. Cranwell et al., Risk Methodology for Geologic Disposal of Radioactive Waste: Scenario Selection Procedure, NUREG/CR- 1667, U S NRC, 1982.
W. M. Miller and N.A. Chapman, Identification of Relevant Processes, System Concept Group Report, U.K. DoE/HMIP Technical Report TRZI- 11, 1992.
T. Vieno et al., Application of the RES Methodology for Identifying Features, Events and Processes (FEPs) for Near-Field Analysis of Copper-Steel Canister, YJT 94-21, YJT, 1994.
J. Andersson et al., The Joint SKI/SKB Scenario Development Project, SKB TR 98-35, SKB, 1989.
Chul-Hyung Kang et al., Normal Scenario Development on the Radionuclide Release and its Transfer and Transport from a Repository, KAERI/CR-34197/97, 1997.
J. Andersson and L. King-Clayton, Evaluation of the Practical Applicability of PID and RES Scenario Approaches for Performance and Safety Assessments in the Finnish Nuclear Fuel Disposal Programme, Work Report TURVA 96-02, 1999.
J. A. Hudson, Rock Engineering Systems: Theory and Practice, Chichester, U.K. 1992.
M. Stenhouse et al., Secnario Development FEP Audit List Preparation: Methodology and Presentation, Site 94, SKI TR 93-27, SKI, 1993.
Yongsoo Hwang, Eun Jin Seo, Yeon-Myung Lee and Chul-Hyung Kang, "Post Closure Long Term Safety on the Initial Container Failure Scenario for a Potential HLW Repository," J. Korean Radioactive Waste Society, Vol. 2(2), P. 105-112, 2004.
Sung Ho Lee et al., "A study on a scenario using the PID method, Progress in Nuclear Energy," Vol. 51(2), Pages 253-257, 2009.
Y. S. Hwang et al., "Development of KAERI FEP, scenario and assessment method database for permanent disposal of HLW in Korea, Progress in Nuclear Energy," Vol. 48(2), P. 165-172, 2006.
Eun Jin Seo, Yongsoo Hwang and Chul- Hyung Kang, "Building Transpararency on the Total System Performance Assessment of Radioactive Repository through the Development of the Cyber R&D Platform ; Application for Development of Scenario and Input of TSPA Data through QA Procedures," J. Korean Radioactive Waste Society, Vol. 4(1), P. 65-75, 2006.
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