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[국내논문] 지하수 유동 특성을 이용한 심층처분의 처분공 배치 방안
Arrangement of Disposal Holes According to the Features of Groundwater Flow 원문보기

Journal of nuclear fuel cycle and waste technology = 방사성폐기물학회지, v.14 no.4, 2016년, pp.321 - 329  

고낙열 (한국원자력연구원) ,  백민훈 (한국원자력연구원)

초록
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가상의 심층처분 부지의 지하수 유동 모의 결과를 통해 처분 심도에 위치하는 처분공 지점에서의 지하수 유동량 및 해당 지점에서 지표 환경까지 지하수가 유동하는 경로의 거리와 경로를 통과하는데 걸리는 시간에 대한 수량적, 공간적 분포를 분석하여 그 결과를 처분공의 위치 결정에 이용할 수 있는 방안을 제시하였다. 지하수 유동량은 처분공 위치에서 계산된 지하수위를, 유동 거리와 경과 시간은 입자 추적 기법(particle tracking)을 이용하여 계산하였다. 지하수 유동량 및 유동 거리와 경과 시간의 공간적 분포를 이용하여 처분시설의 성능을 유지하는데 상대적으로 유리한 위치를 선별하고 특정한 제한 조건이 주어진 경우 제외되어야 하는 처분공 위치를 결정하여 처분공 배치에 이용할 수 있은 방안을 제시하였다. 또한 세 가지 정보를 함께 고려하여, 추가적인 처분공의 위치를 선정할 필요가 있을 경우 보다 유리한 확장 방향을 제시할 수 있는 방안도 논의되었다. 처분 심도에서의 지하수 유동 정보를 활용하여 처분공의 배치 방안을 결정하는 것은 처분시설의 성능 및 안전성 확보를 위해 기여할 수 있을 것으로 생각된다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Based on the results of groundwater flow system modeling for a hypothetical deep geological repository site, quantitative and spatial distributions of groundwater flow rates at the positions of deposition holes, groundwater travel length and time from the positions to the surface environment were an...

Keyword

#처분공의 배치   #지하수 유동 모의   #지하수 유동량   #지하수 유동 경로  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구의 목적은 지하수 유동과 관련된 특성을 처분공 위치 선정 및 배치에 이용하는 방안을 개략적으로 제안하는 것이다. 지하수 유동 특성으로 처분심도에서의 지하수 유동량, 처분공 위치에서 지표 부근의 지하수면까지 지하수가 유동하는 경로의 길이 및 유동에 걸리는 경과 시간을 선정하고, 선정된 특성에 대한 수치를 가상의 처분부지에 대한 지하수유동 모의 결과를 이용해 분석하였다.

가설 설정

  • 1)[2,8]. KURT 부지 부근의 수리지질학적 환경을 가상의 처분 부지의 수리지질학적 환경이라고 간주하고, 부지 부근의 심도 500 m 지점의 적절한 위치에 처분공을 설치한다고 가정하였다. 해당 위치는 한국원자력연구원의 처분 시스템에 대한 IAEA의 전문가 검토(peer review)에서 선정된 가상의 처분장 위치이기도 하다[2].
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
천연 방벽이란? 심층처분 방식에서는 폐기물을 처분용기에 넣어 지하심부에 두고, 그 주변을 완충재(buffer) 등으로 둘러싸는 공학적 방벽(engineered barrier)으로 봉입하여 지표 환경과 격리시킨다. 공학적 방벽과 지표 환경 사이에는 암반 및 토양 등이 존재하는데, 이를 천연 방벽(natural barrier)라고 한다. 천연 방벽은 공학적 방벽의 특성을 유지시키고, 공학적 방벽의 파손으로 인해 누출될 가능성이 있는 핵종의 이동 매체가 되는 지하수의 흐름을 억제하며, 핵종의 이동을 최대한 지연시켜야 하는 특성이 요구된다[1,4].
처분심도에서의 지하수 유동의 관리가 중요한 이유는 무엇인가? 특히, 처분심도에서의 지하수 유동은 처분장의 안전성에 중대한 영향을 줄 수 있다. 공학적 방벽에서 누출되는 방사성핵종의 이동에 끼치는 영향 이외에, 완충재 및 처분용기에 접촉하게 되는 지하수의 유량이 증가할수록 파손 및 부식 가능성도 높아질 수 있기 때문이다[6,7]. 따라서 이용할 수 있는 처분공의 수가 처분에 필요한 수보다 많으면 상대적으로 더 안전한 처분공을 우선적으로 이용해야 하며, 지하수 유동 관련 특성에 대한 기준치가 정해질 경우, 해당 기준치를 준수하지 못하는 위치에 있는 처분공은 처분에 이용하지 않아야 한다.
심층처분 방식은 어떻게 이루어지는가? 현재 전력 생산을 위해 이용하는 에너지의 상당 부분을 원자력에 의존하는 우리나라에서도 동일한 상황이 벌어지고 있으며, 고준위 방사성폐기물을 처분하는 유력한 방안으로서 심층처분(deep geological disposal) 관련 연구가 이루어지고 있다[1-3]. 심층처분 방식에서는 폐기물을 처분용기에 넣어 지하심부에 두고, 그 주변을 완충재(buffer) 등으로 둘러싸는 공학적 방벽(engineered barrier)으로 봉입하여 지표 환경과 격리시킨다. 공학적 방벽과 지표 환경 사이에는 암반 및 토양 등이 존재하는데, 이를 천연 방벽(natural barrier)라고 한다.
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참고문헌 (13)

  1. International Atomic Energy Agency, Geological Disposal Facilities for Radioactive Waste - Specific Safety Guide, IAEA Safety Standards Series No. SSG-14, IAEA (2011). 

  2. Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI), "Geological Disposal of Pyroprocessed Waste from PWR Spent Nuclear Fuel in Korea", KAERI/TR-4525/2011, KAERI (2011). 

  3. H.J. Choi, J.Y. Lee, and J. Choi, "Development of Geological Disposal Systems for Spent Fuels and High-level Radioactive Wastes in Korea", Nuclear Engineering and Technology, 45(1), 29-40 (2013). 

    원문보기 상세보기 crossref

  4. International Atomic Energy Agency, Disposal of Radioactive Waste - Specific Safety Requirements, IAEA Safety Standards Series No. SSR-5, IAEA (2011). 

  5. Posiva, Olkiluoto Site Description 2011, POSIVA 2011-02, Posiva Oy (2012). 

  6. L. Borgesson and J. Hernelind, Consequences of loss or missing bentonite in a deposition hole - A theoretical study, SKB TR-06-13, SKB (2006). 

  7. Posiva, Safety Case for the Disposal of Spent Nuclear Fuel at Olkiluoto - Performance Assessment 2012, POSIVA 2012-04, Posiva Oy (2013). 

  8. K.W. Park, K.S. Kim, Y.K. Koh, and J.W. Choi, "Synthetic Study on the Geological and Hydrogeological Model around KURT", J. of the Korean Radioactive Waste Society, 9(1), 13-21 (2011). 

    원문보기 상세보기 crossref

  9. N.Y. Ko, K.W. Park, K.S. Kim, and J.W. Choi, "Groundwater Flow Modeling in the KURT site for a Case Study about a Hypothetical Geological Disposal Facility of Radioactive Wastes", J. of the Korean Radioactive Waste Society, 10(3), 143-149 (2012). 

    원문보기 상세보기 crossref

  10. R.A. Freeze and J.A. Cherry, Groundwater, Prentice-Hall, Inc., New Jersey (1979). 

  11. S.H. Ji and Y.K. Koh, "Appropriate domain size for groundwater flow modeling with a discrete fracture network model", Groundwater doi:10.1111/gwat.12435 (2016) (accepted). 

    상세보기 crossref

  12. D.W. Pollock, "Semianalytical computation of path lines for finite-difference models", Ground Water, 26(6), 743-750 (1988). 

    상세보기 crossref

  13. C. Zheng and G.D. Bennett, Applied Contaminant Transport Modeling, 2nd ed., 621, John Wiley and Sons, Inc., New York (2002). 

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