[논문]국내 사이클로트론 해체 사례 분석을 통한 해체 계획 비용 산정 방법 연구

우리나; 김용민

doi:10.7742/jksr.2014.8.3.97

초록
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의료용 사이클로트론 해체시 많은 양의 저준위 방사성 폐기물을 발생시키며 이에 따른 큰 해체 비용을 야기한다. 이에 국외에서는 동위원소 생산시설 도입시 해체 자금에 관한 계획을 제출할 것을 권고하고 있다. 해체 자금 계획 수립을 위해서는 해체 비용을 해체 활동과 시설의 구성 요소에 맞게 합리적으로 계산되어야 한다. 본 연구에서는 2012년 12월 수행된 국내 서울대학교병원 사이클로트론(TR-13) 해체 사례를 통하여 폐기 시나리오일 때의 방사성 폐기물 처리 비용을 분석하고 해체 비용 산정시 필요한 고려사항에 대해 살펴보고 향후 해체 자금 계획 수립에 필요한 사항을 도출하고자 하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Decommission of medical cyclotron give rise to a lot of low-level radioactive waste and costs. Decommissioning cost should be reasonably calculated according to the decommissioning activities and installed components of facilities. In this paper, we investigated the experience on the cyclotron reloc...

Decommission of medical cyclotron give rise to a lot of low-level radioactive waste and costs. Decommissioning cost should be reasonably calculated according to the decommissioning activities and installed components of facilities. In this paper, we investigated the experience on the cyclotron relocation from SNUH(Seoul National University Hospital) to SKKU(Sungkyunkwan University) and analyzed radioactive waste management costs by applying the disposal scenarios. Also considerations for decommissioning cost estimation are reviewed. The results could be utilized as a basic data for establishment on the methodology of decommissioning cost estimation and evaluation.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 사이클로트론 해체에 대한 폐기물 발생에 따른 비용을 산정하는 것을 목표로 하였다. 이에 2012년 12월 서울대학교병원 사이클로트론을 대상으로 수행한 이전해체 사례를 통하여 폐기를 가정함으로써 비용을 분석하고자 한다.
사이클로트론의 해체 및 폐기에 관한 폐기물 처분 비용은 사이클로트론 발전의 경제성을 평가함에 있어 매우 중요하다. 본 연구에서는 의료용 사이클로트론 해체시 많은 양의 저준위 고체 방사성 폐기물이 발생하며, TR-13 사이클로트론 이전 해체 사례를 통해 폐기 시나리오를 적용함으로써 실제 방사성 폐기물로 인한 비용을 분석하였다. 분석 결과 발생된 주요 방사성 폐기물을 처분할 경우 최소 10 억원 이상의 예산이 소요되는 것으로 나타났고, 이로 인한 전체 해체 비용의 대규모 증가를 야기하였다.
허나 사이클로트론에 대한 해체는 폐기의 가능성을 배제할 수 없으므로 국내의 경우에는 해당되지 않지만 마지막 폐기물 처리까지 포괄된 시나리오 분석 및 비용 평가가 이루어질 필요가 있다. 이에 본 연구에서는 국내 사이클로트론 해체 사례를 통하여 폐기 시나리오를 적용하였을 때 이로 인해 발생될 수 있는 폐기물량과 그에 따른 처리 비용을 분석하고 또한 해체 비용 산정에 대한 고려 사항에 대해 살펴보았다.

가설 설정

본 연구는 사이클로트론 해체에 대한 폐기물 발생에 따른 비용을 산정하는 것을 목표로 하였다. 이에 2012년 12월 서울대학교병원 사이클로트론을 대상으로 수행한 이전해체 사례를 통하여 폐기를 가정함으로써 비용을 분석하고자 한다. 이는 국내 최초의 사이클로트론 해체 사례이며 이후 사이클로트론 해체를 고려하던 다른 병원에서 해체를 보류하면서 추가적인 해체 사례는 아직까지 없다.

제안 방법

사이클로트론 해체 부품 운반물의 주요 특징은 Table 3과 같고 핵종 분석 결과 Na-22, Mn-54, Co-56, Co-58, Co-60, Zn-65 등이 나타났다. 발생된 부품 운반물은 방사선 안전관리 등의 기술기준에 관한 규칙 운반물 및 덧포장의 등급 분류기준에 따라 모두 제 3종 황색운반물 등급이고, 표면오염검사를 실시하여 관리구역에서 가져가는 것에 관한 허용표면오염도 1/10 이하로 반출되는 방식으로 수행되었다.

대상 데이터

1. SNUH Cyclotron(13MeV, TR-13 Ebco).
1. 국내 사이클로트론 해체

해체되어진 사이클로트론은 캐나다 Ebco의 PET 전용 자체차폐 형태의 사이클로트론(TR-13)으로 성균관대학교에 재설치하기 위함이며 운전조건은 양성자의 가속 에너지가 13 MeV 로 사용시간은 1일 1시간, 1주당 5시간 약 17년간 가동되었다. 2010년 8월에 운영이 정지된 후 1년 6개월이 지난 뒤에 해체 작업이 이루어졌기 때문에 Zn-65 와 같은 대부분의 단반감기 핵종들은 붕괴되었다.

성능/효과

(2) 콘크리트 차폐체 7개 : 입방체 형태의 총 7개 콘크리트 차폐체로 이루어져 있고 각각의 차폐체의 크기는 950×1,230×2,100×2set / 1,200×1,450×2,100×2set / 900×700×1,920×2set / 1,200×1,200×350 (mm)이다.
(3) Steel sand 및 차폐체 내부 용출수 : steel sand 약 25 ton (100L×70ea), 용출수 약 1,000 L 이다.
결과적으로 방사성 폐기물 처분 비용은 총 해체 비용의 대부분을 차지하며, 방사성 폐기물 비용의 증가는 해체 비용의 상승과 직결되므로 이는 폐기물의 정확한 비용 파악이 사이클로트론 해체 비용 추정에 있어서 중요함을 의미한다.
본 연구에서는 의료용 사이클로트론 해체시 많은 양의 저준위 고체 방사성 폐기물이 발생하며, TR-13 사이클로트론 이전 해체 사례를 통해 폐기 시나리오를 적용함으로써 실제 방사성 폐기물로 인한 비용을 분석하였다. 분석 결과 발생된 주요 방사성 폐기물을 처분할 경우 최소 10 억원 이상의 예산이 소요되는 것으로 나타났고, 이로 인한 전체 해체 비용의 대규모 증가를 야기하였다. 그러므로 이러한 해체 폐기물 및 폐기와 관련한 비용을 제한하기 위한 대비가 필요할 것으로 예상된다.
주요 폐기물은 금속, 콘크리트, 목재류, 종이류로 구성되며 주변의 콘크리트에서는 상대적으로 방사화가 거의 진행되지 않은 것으로 확인되었다. 폐기물 발생량 측면에서 살펴보면 Table 4에 나타난 바와 같이^[14]총 발생량 2210ℓ 중에 가장 큰 비중을 차지하는 것은 가연성 목재로 전체의 50%를 차지하고, 그 다음으로는 가연성 비닐(비닐장갑 등)이 약 40.

후속연구

여기에 다른 잡고체 및 스토퍼(Stopper), 타겟트리(Targetry) 같은 사이클로트론 부분품들을 고려한다면 비용은 더 추산될 것으로 예상된다. 다만 이러한 폐기물이 전부 중․저준위 폐기물로 처분될 것인지 법적 기준에 따라 재사용되거나 자체처분될 것인지에 대한 검토는 필요할 것으로 판단된다.
하지만 이것 또한 해체 기술과 기준 요건에 따라 비용의 편차가 크기 때문에 규격화된 비용이라고 확정지을 수 없으며 추후 폐기물 분류 기준과 다양한 해체 시나리오를 고려한 비용 산정 기준이 수립되어야 할 것으로 예상된다. 또한 원자력 안전 규제가 강화될수록 비용이 늘어나는 경향이 있으므로 적절한 규제해제(자체처분) 및 재활용 기준 등을 통하여 경제적인 해체 계획의 지속적인 연구가 이루어져야 할 것으로 본다.
본 연구 결과는 향후 국내 사이클로트론 해체 비용 산정 및 평가 방법의 기초 자료로 활용 할 수 있을 것이라 판단된다.
이는 이전 해체 사례의 비용이 3 억원을 고려면 해당 조건은 3 배 이상의 금액임을 알 수 있다. 여기에 다른 잡고체 및 스토퍼(Stopper), 타겟트리(Targetry) 같은 사이클로트론 부분품들을 고려한다면 비용은 더 추산될 것으로 예상된다. 다만 이러한 폐기물이 전부 중․저준위 폐기물로 처분될 것인지 법적 기준에 따라 재사용되거나 자체처분될 것인지에 대한 검토는 필요할 것으로 판단된다.
그러므로 이러한 해체 폐기물 및 폐기와 관련한 비용을 제한하기 위한 대비가 필요할 것으로 예상된다. 하지만 이것 또한 해체 기술과 기준 요건에 따라 비용의 편차가 크기 때문에 규격화된 비용이라고 확정지을 수 없으며 추후 폐기물 분류 기준과 다양한 해체 시나리오를 고려한 비용 산정 기준이 수립되어야 할 것으로 예상된다. 또한 원자력 안전 규제가 강화될수록 비용이 늘어나는 경향이 있으므로 적절한 규제해제(자체처분) 및 재활용 기준 등을 통하여 경제적인 해체 계획의 지속적인 연구가 이루어져야 할 것으로 본다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	해체 자금 계획 수립을 위해서는 무엇이 계산되어야 하는가?	이에 국외에서는 동위원소 생산시설 도입시 해체 자금에 관한 계획을 제출할 것을 권고하고 있다. 해체 자금 계획 수립을 위해서는 해체 비용을 해체 활동과 시설의 구성 요소에 맞게 합리적으로 계산되어야 한다. 본 연구에서는 2012년 12월 수행된 국내 서울대학교병원 사이클로트론(TR-13) 해체 사례를 통하여 폐기 시나리오일 때의 방사성 폐기물 처리 비용을 분석하고 해체 비용 산정시 필요한 고려사항에 대해 살펴보고 향후 해체 자금 계획 수립에 필요한 사항을 도출하고자 하였다.
	의료용 사이클로트론 해체시 무슨 문제가 발생하는가?	의료용 사이클로트론 해체시 많은 양의 저준위 방사성 폐기물을 발생시키며 이에 따른 큰 해체 비용을 야기한다. 이에 국외에서는 동위원소 생산시설 도입시 해체 자금에 관한 계획을 제출할 것을 권고하고 있다.
	의료용 사이클로트론 해체에 따라 국외에서는 무엇을 권고하고 있는가?	의료용 사이클로트론 해체시 많은 양의 저준위 방사성 폐기물을 발생시키며 이에 따른 큰 해체 비용을 야기한다. 이에 국외에서는 동위원소 생산시설 도입시 해체 자금에 관한 계획을 제출할 것을 권고하고 있다. 해체 자금 계획 수립을 위해서는 해체 비용을 해체 활동과 시설의 구성 요소에 맞게 합리적으로 계산되어야 한다.

참고문헌 (14)

IAEA, "Decommissioning of Small Medical, Industrial and Research Facilities", IAEA TECHNICAL REPORTS SERIES No. 414, 2003.
U.S.NRC. Financial assurance and recordkeeping for decommissioning (10 CFR 30.35). available in http://www.nrc.gov/reading-rm/doc-collections/cfr/part030/part030-0035.html
Rina Woo, Yongmin Kim, Minchul Song, Daehyung Cho, Jaesung Lee, Wantae Kim, A Study on the Adoption of Cyclotron Decommissioning Plan Criteria by the Analysis of Domestic Relocation and Abroad Dismantling Practices, Journal of Radiation Protectionn, Vol. 38, No. 2, pp. 91-99, June 2013.

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Bo Sun Kang, "An Activation Analysis of Target("used H2O") for 18FDG Synthesis", Journal of the Korean Society of Radiology, Vol. 7, No. 3, pp. 213-219, 2013.

원문보기 상세보기
Hongmoon Jung, June go Cho, Jaeeun Jung, Doyeon Won, "Evaluation of the Radiation Dosage Flowing out of the Hot Cell During Synthesis of 18FDG" Journal of the Korean Society of Radiology, Vol. 7, No. 5, pp. 365-369, 2013.

원문보기 상세보기
Edward L. Collins, Julien Boyance, Frances R Clark, D.John Tinnin, Andre Williams, "Decontamination and Decommissioning of the 60" Cyclotron Facility at Argonne National Laboratory-East Project Final Report", ANL, 2011.
European Commission Nuclear Safety and the Environment, "Evaluation of the Radiological and Economic Consequences of Decommissioning Particle Accelerators", REPORT EUR 19151, March 1999.
IAEA, "Decommissioning of Medical, Industrial and Research Facilities. IAEA SAFETY STANDARDS SERIES NO. WS-G-2.2. 1999.
IAEA, "Decommissioning of Facilities Using Radioactive Material", IAEA Safety Requirements No WS-R-5, 2006.
IAEA "Management of small quantities of radioactive waste", IAEA-TECDOC-1041, 1998.
EDF/FRAMATOME, "Development of methodology for cost calculations of decommissioning operations", Task 1, 2000.
Radioactive Waste Management Act, Enforcement Ordinance Number 26412. 06. 2013.
Ministry of Trade, Industry & Energy (MOTIE) Notice 2013-63, Regulation on the calculation standard of radioactive waste management cost and spent nuclear fuel management cost, 06. 2013.
Yongho Hong, Sangung Lee, Yeongjae Park, Jinyong Jung, "A case study on the experience of cyclotron dismantling and their transfer carrying", Abstracts of Proceedings of the Korean Radioactive Waste Society Spring, Vol 11, No. 1, pp. 359, 2013.

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