스웨덴 포쉬마크 중저준위 방사성 폐기물 지하 처분장 확장 계획 소개 An Introduction to the Expansion Plan of the Underground Repository of Low- and Intermediate-level Radioactive Waste In Forsmark, Sweden원문보기
스웨덴 포쉬마크 (Forsmark)지역에서는 1988년부터 세계 최초의 동굴식 중저준위 방사성 폐기물 처분장(SFR1)이 운영되고 있다. 4개의 터널 및 1개의 사일로에 용량 $63,000m^3$의 처분공간이 확보되어 연간 $1,000m^3$의 폐기물을 처분할 수 있었지만, 스웨덴 내 12기 중 10기의 원자로의 수명이 연장되고, 나머지 2기의 원자로가 폐쇄되어 추가 폐기물 처분에 대한 요구가 발생하게 되었다. 따라서 6기의 수평터널을 추가로 건설하여 폐기물과 9개의 반응로 용기 처분을 위한 $108,000m^3$의 처분 공간을 확보할 계획으로 스웨덴 방사성폐기물 관리주식회사(SKB)는 SFR3으로의 확장을 위한 허가 신청서를 2014년 정부에 제출하였다. 본 연구에서는 SFR3의 추가 확장 계획에 대해 소개하고, SFR3의 계획 시에 고려된 지질학적, 암반공학 및 암반수리학적인 요소들을 소개하였다.
스웨덴 포쉬마크 (Forsmark)지역에서는 1988년부터 세계 최초의 동굴식 중저준위 방사성 폐기물 처분장(SFR1)이 운영되고 있다. 4개의 터널 및 1개의 사일로에 용량 $63,000m^3$의 처분공간이 확보되어 연간 $1,000m^3$의 폐기물을 처분할 수 있었지만, 스웨덴 내 12기 중 10기의 원자로의 수명이 연장되고, 나머지 2기의 원자로가 폐쇄되어 추가 폐기물 처분에 대한 요구가 발생하게 되었다. 따라서 6기의 수평터널을 추가로 건설하여 폐기물과 9개의 반응로 용기 처분을 위한 $108,000m^3$의 처분 공간을 확보할 계획으로 스웨덴 방사성폐기물 관리주식회사(SKB)는 SFR3으로의 확장을 위한 허가 신청서를 2014년 정부에 제출하였다. 본 연구에서는 SFR3의 추가 확장 계획에 대해 소개하고, SFR3의 계획 시에 고려된 지질학적, 암반공학 및 암반수리학적인 요소들을 소개하였다.
The world's first underground repository for low- and intermediate- level radioactive waste (SFR1) has been in operation since 1988. SFR1 can accommodate $1,000m^3$ of radioactive waste per year with 4 chambers and 1 silo with a total capacity of $63,000m^3$ of radioactive wast...
The world's first underground repository for low- and intermediate- level radioactive waste (SFR1) has been in operation since 1988. SFR1 can accommodate $1,000m^3$ of radioactive waste per year with 4 chambers and 1 silo with a total capacity of $63,000m^3$ of radioactive waste. With extended operation time of 10 of the 12 nuclear power reactors and dismantling of the other 2 nuclear reactors, more nuclear waste need to be disposed in the future. Therefore, Swedish Nuclear Fuel and Waste Management Company (SKB) submitted a license application for a repository extension (SFR3) that consists of 6 additional rock chambers with a capacity of $108,000m^3$ of radioactive waste and for accommodating 9 boiling water reactor tanks. In this study, plans for the extension SFR3 are presented with the geological, geomechanical and hydrogeological issues to be considered.
The world's first underground repository for low- and intermediate- level radioactive waste (SFR1) has been in operation since 1988. SFR1 can accommodate $1,000m^3$ of radioactive waste per year with 4 chambers and 1 silo with a total capacity of $63,000m^3$ of radioactive waste. With extended operation time of 10 of the 12 nuclear power reactors and dismantling of the other 2 nuclear reactors, more nuclear waste need to be disposed in the future. Therefore, Swedish Nuclear Fuel and Waste Management Company (SKB) submitted a license application for a repository extension (SFR3) that consists of 6 additional rock chambers with a capacity of $108,000m^3$ of radioactive waste and for accommodating 9 boiling water reactor tanks. In this study, plans for the extension SFR3 are presented with the geological, geomechanical and hydrogeological issues to be considered.
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문제 정의
2 참조)이라는 추가 처분 공간의 확보를 위한 허가 신청서를 정부에 제출하였으며 스웨덴 방사선 안전청 (SSM, Swedish Radiation Safety Authority)과 국토환 경법원(Land and Environmental Court) 양 기관에 의해서 검토된 의견을 바탕으로 스웨덴 정부는 최종 확장 허가 발급 여부를 결정할 예정이다. 본 기술보고에서는 SFR3의 확장계획을 SFR1의 사례와 비교하여 암반공학 및 암반수리학적 측면을 중심으로 소개하고자 한다.
그리고 지난 2016년 7월에는 고준위 방사성 폐기물 관리 기본계획이 확정되어 부지선정, 지하연구시설 및 영구처분시설 건설 등에 관한 로드맵이 수립된 바 있다 (MOTIE, 2016). 본 기술보고에서는 관련기술의 해외동향 파악을 위해 스웨덴의 중저준위 지하처분장 관련 기술적용 사례를 소개하고자 한다.
본 기술보고에서는 스웨덴에서의 원자력발전소 수명 연장 및 폐쇄에 따라 1988년부터 운영되고 있는 중저준위 방사성 폐기물 지하 처분장의 확장 계획 사례를 소개하였다. 스웨덴 방사성 폐기물 처분 주식회사는 기존 처분장인 SFR1의 설계를 위해 지질학적, 암반공학적 조사결과를 바탕으로 처분장의 모델을 구축하고 건설, 가동, 폐쇄 계획을 세웠다.
제안 방법
(2007)은 포쉬마크 지역 부지의 다양한 암종을 가진 무결암 시료에 대해 단축압 축시험과 간접인장시험을 수행하여 깊이에 따른 탄성 계수, 포아송 비. 단축압축강도, 인장강도를 측정하였고, 조사 도중에 얻은 작은 크기의 절리 샘플들로부터 수직강성과 전단강성을 측정했다(Fig. 6).
대상 데이터
SFR3 부지에 대한 안정성 평가는 SFR1의 건설 당시 사용되었던 시추공 자료로 진행되었다. 각 시추공들은 지표면으로부터 20～250 m 심도까지 굴착되어 해당 심도에서의 암반공학적, 수리지질학적, 지화학적 정보들을 보여준다.
5). 여기에는 기존 SFR1의 건설 당시에 32개의 시추공으로부터 얻었던 정보들과 이번에 새로이 굴착한 8개의 시추공으로부터 얻은 정보들을 취합한 결과를 반영하였다. SFR 부지 주변 암반은 화강암(granite) 및 화강섬록암(granodiorite)이 지배적으로 분포해있고, 그 외에 거정암(pegmatite), 거정화강암(pegmatitic granite), 각섬암(amphibolite)이 분포한다.
현지응력은 포쉬마크 지역에 위치한 12개의 시추공으로부터 결정되었다. 각 시추공마다 얻어지는 응력구배(stress gradient)는 넓은 범위를 갖으나, 응력 자체는 심도가 깊어질수록 분명한 증가추세를 보이는 것이 확인되었다.
성능/효과
현지응력은 포쉬마크 지역에 위치한 12개의 시추공으로부터 결정되었다. 각 시추공마다 얻어지는 응력구배(stress gradient)는 넓은 범위를 갖으나, 응력 자체는 심도가 깊어질수록 분명한 증가추세를 보이는 것이 확인되었다. SKB(2013)는 250 m 깊이까지의 응력 모델을 제시하였고, 깊이에 따른 주응력 분포는 아래와 같으며 주응력의 방향은 N142°E로 추정하였다.
모어-쿨롱 파괴조건식을 위해 산정된 암반의 평균 점착력은 13 MPa, 내부마찰각은 50°～60°로 나타났다.
변형대가 포함된 전이구간에서의 평균 점착력은 2 MPa, 내부마찰각은 51°로 나타났고, 평균 탄성계수는 13 GPa, 포아송 비는 0.35로 얻어졌다.
후속연구
현재 계획 중인 SFR3은 SFR1과 동일하게 중저준위 방사성 폐기물 처분을 목적으로 하는 처분장으로, 폐기물을 처분할 수 있는 5개의 처분터널과 원자로용기(reactor vessel)의 중간저장을 위한 1개의 처분터널로 각 터널의 연장은 240 m에서 275 m이다. SFR3의 중저준위 폐기물 처분터널에는 추가적으로 수명이 연장된 발전소들에서 발생하는 폐기물들과 바르세벡 발전소의 해체로 인해 발생하는 폐기물 및 폐원자로 용기를 처분할 것으로 계획하였고 완공될 경우 대략 108,000 m3의 처분 공간이 추가 확보되어 현재 SFR1의 두 배에 가까운 여유 공간이 확보될 계획이다(Table 1).
실제로 포쉬마크 지역은 지면의 융기가 연간 6 mm씩 진행되고 있어서 이에 따른 처분장의 수리역학적 안정성에 대한 검토도 필요하다(SSM, 2016). 또한 지진 안정성은 콘크리트 구조물에 대하여서만 실시되었으나 처분 터널에 대한 안정성 해석 또한 필요할 것으로 판단된다.
5 km 떨어져 있다. 사용 후 핵연료 처분 시설은 향후 긴 기간 동안 발생하는 열에 의해 주변 암반에 영향을 줄 수 있고, 특히 포쉬마크 지역에 존재하는 균열망과 변형대에서 온도의 증가로 인한 전단거동이 발생할 경우, 투수율이 증가하여 SFR1 및 SFR3 처분터널에 예기 치 못한 암반수리학적 영향을 끼칠 수 있으므로 이에 대한 고려도 필요할 것으로 생각된다(SSM, 2016).
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
SFR3은 무엇이며, 어떻게 구성되는가?
현재 계획 중인 SFR3은 SFR1과 동일하게 중저준위 방사성 폐기물 처분을 목적으로 하는 처분장으로, 폐기물을 처분할 수 있는 5개의 처분터널과 원자로용기(reactor vessel)의 중간저장을 위한 1개의 처분터널로 각 터널의 연장은 240 m에서 275 m이다. SFR3의 중저준위 폐기물 처분터널에는 추가적으로 수명이 연장된 발전소들에서 발생하는 폐기물들과 바르세벡 발전소의 해체로 인해 발생하는 폐기물 및 폐원자로 용기를 처분할 것으로 계획하였고 완공될 경우 대략 108,000 m3 의 처분 공간이 추가 확보되어 현재 SFR1의 두 배에 가까운 여유 공간이 확보될 계획이다(Table 1).
SFR 부지 주변 암반은 어떤 분포를 보이는가?
여기에는 기존 SFR1의 건설 당시에 32개의 시추공으로부터 얻었던 정보들과 이번에 새로이 굴착한 8개의 시추공으로부터 얻은 정보들을 취합한 결과를 반영하였다. SFR 부지 주변 암반은 화강암(granite) 및 화강섬록암(granodiorite)이 지배적으로 분포 해있고, 그 외에 거정암(pegmatite), 거정화강암(pegmatitic granite), 각섬암(amphibolite)이 분포한다.
스웨덴 방사성폐기 물 처분 주식회사에서 SFR3을 통해 추가 처분 공간 확보를 하려는 이유는 무엇인가?
1). 이 중 스웨덴 외 스트하마르 코뮨의 포쉬마크 지역에 위치한 중저준위 방사성 폐기물 처분장(SFR)은 세계 최초의 동굴식 처분 장으로 해수면으로부터 60미터 아래에 굴착되어 4개의 처분터널 및 1개의 콘크리트 사일로에 중저준위 방사성 폐기물을 처분하고 있다. 설계된 처분장에는 총 63,000 m3 의 처분 공간이 확보되어 연간 1,000 m3 의 폐기물을 처분 가능하도록 계획되었지만, 발전이 중단된 바르세벡 (Barsebäck) 지역 발전소 2기의 해체와 기존 원자력 발전소의 연장 가동으로 인하여 중저준위 방사성 폐기물의 양이 증가할 것으로 예상되어 처분공간의 확대가 필요한 실정이다. 이에 따라 2014년에 스웨덴 방사성폐기 물 처분 주식회사는 기존의 처분장인 SFR1 인근에 SFR3 (Fig.
참고문헌 (14)
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https://www.iaea.org/pris/ (visited on 19 Aug 2016)
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https://www.skb.com/our-operations/the-swedish-system/ (visited on 19 Aug 2016)
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