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[국내논문] 고준위 방사성폐기물의 국내철도운반에 관한 방사선영향 예비평가
Preliminary Assessment of Radiological Impact on the Domestic Railroad Transport of High Level Radioactive Waste 원문보기

Journal of nuclear fuel cycle and waste technology = 방사성폐기물학회지, v.15 no.4, 2017년, pp.381 - 390  

서명환 (한국원자력환경공단) ,  도호석 (한국원자력환경공단) ,  홍성욱 (한국원자력환경공단) ,  박진백 (한국원자력환경공단)

초록
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국내 원자력발전소의 사용후핵연료는 소내저장시설에 보관되어 있으나 저장시설의 용량 확장이 어려움이 있으며, 연구기관의 연구로에서 발생하는 고준위 방사성폐기물도 자체 보관중이나 영구적으로 저장할 수 없다. 또한 원전의 해체 시에도 고준위 방사성폐기물이 발생할 것으로 예상된다. 이에 따라, 본 연구에서는 현재 개발된 사용후핵연료 운반용기를 사용하여 고준위 방사성폐기물을 가상의 관리시설로 철도를 통하여 운반하는 경우에 대하여 작업자 및 운반경로 주변 일반인의 예상 피폭선량을 평가하였으며, 그 결과를 국내 법적기준치와 비교하였다. 또한, 고준위 방사성폐기물의 상하차 작업 시 작업자와 운반용기 간 거리와 운반사고 시 방사성핵종의 누출율의 변화에 따른 피폭선량의 변화에 따른 피폭선량 추이와 운반에 사용되는 열차의 구성에 따른 운반작업자의 피폭선량 변화를 분석하였다. 본 연구에서 설정한 모든 조건에서의 예상피폭선량은 국내 법적제한치 이하임을 확인하였다.

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In Korea, commercial nuclear power plants and research reactors have on-site storage systems for the spent nuclear fuel, but it is difficult to expand the facilities used for the storage systems. If decommissioning of nuclear power plants starts, an amount of high level radioactive waste will be gen...

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문제 정의

  • 이에 따라 고준위 방사성폐기물의 처분을 위한 별도의 시설의 건설이 필요한 상황이며, 처분시설로 운반은 사용후핵연료 관리의 중요한 부분이다. 본 연구에서는 고준위 방사성폐기물(이하 폐기물)의 철도육상운반에 따른 방사선적 영향의 예비평가를 위하여 폐기물의 운반 작업자 및 운반차량 주변의 일반인에 대한 예상피폭선량을 예측하고 그 결과를 국내 법적기준치와 비교하였다.
  • 본 연구에서는 철도를 이용한 국내 고준위 방사성폐기물의 육상운반경로에 대한 예비방사선영향평가를 수행하였다. 운반대상 폐기물을 설정된 운반경로를 통해 정상적으로 운반하였을 경우 열차 운전자의 개인피폭선량은 3.

가설 설정

  • 운반경로는 현재까지 방사성폐기물 운반이 실제로 수행된 경로를 참고하여, 한국원자력환경공단이 2015년에 수행한 중저준위 방사성동위원소 폐기물의 육상운반의 경로[8]와 유사하게 적용하였다. 운반경로는 대전의 한국원자력환경공단 기술연구소 인근 역에서 처분시설이 있는 지역의 역 사이의 일반 철도로 가정하여 신탄진역-경주역 구간으로 설정하였다. 운반경로는 약 250 km의 길이로, 운반경로가 통과하는 행정구역의 인구밀도, 운반경로의 길이 등을 고려하여 총 6개 운반구간으로 나누었다.
  • 피폭대상 중 일반인은 철도 주변 거주민으로 구성하였다. 열차 주변 일반인은 운반경로 구간별 최대 인구밀도를 통하여 산출하였으며, 운반열차 반대편에서 지나가는 열차에 탑승한 일반인의 수는 철도이용객이 없는 새벽에 운반이 이루어지는 것으로 가정하여 여객 없는 기관차만 고려하였으며, 구간 당 기관차 1량, 기관차 1량당 2명의 열차탑승자가 있는 것으로 설정하였다.
  • 운반 중 열차 운전자의 휴식을 위하여 운반 1회당 경로상 존재하는 역에서 30분 간 1회 정차한다고 설정하였으며, 정차 시 정차역의 면적을 고려하여 수하물과 피폭대상 일반인 간 최소거리는 1 m, 최대거리는 70 m로 설정하였다. 이때 피폭대상은 운반작업자 및 일반인으로 설정하였으며, 정지 상태인 열차의 차폐기능 및 별도 차폐장치는 없는 것으로 보수적으로 가정하였다.
  • 운반사고 발생 후 운반용기 손상에 의한 방사성핵종의 누출량은 NUREG [14]에서 제시하고 있는 낙하사고 시 운반 용기 내 방사성핵종 대기방출율인 운반대상 폐기물 전체 방사성핵종의 0.1%로 가정하였으며, 누출되는 방사성핵종은 모두 에어로졸 형태로 설정하였다. 누출되는 방사성핵종 중기체상 누출핵종(3H)을 제외한 나머지 핵종의 지면 침적속도는 RADTRAN 전산프로그램[2]의 기본값인 0.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
RADTRAN 전산프로그램은 어떻게 사용되고 있는가? 정상 운반조건과 육상운반 시 발생할 수 있는 사고조건 중 방사선영향이 가장 클 것으로 예상되는 운반수단의 충돌에 의하여 폐기물 운반용기가 손상되어 방사성핵종이 대기로 방출되는 경우를 설정하였으며, 사고 시 주변사람들의 피폭 선량을 RADTRAN 전산프로그램[2]을 사용하여 계산하였다. RADTRAN 전산프로그램[2]은 방사성물질 운반 중 방사선적 위험도를 계산하는 프로그램으로, 개발 초기에는 항공기를 포함한 운반수단에 의한 방사성물질의 이동에 대한 방사선 영향평가를 수행하기 위한 계산 도구로 사용되었으나, 개선을 통하여 다양한 이동모델, 경로, 운반시나리오에 따라 안전성평가에 사용되고 있다. RADTRAN 전산프로그램[2]은 미국에서 방사성물질의 운반 인허가 시 평가프로그램으로 활용되고 있다.
고준위 방사성폐기물의 처분을 위한 별도의 시설의 건설이 필요한 상황인 이유는? 우리나라는 2015년 말 기준 20기의 경수로형 원자력발전소에서 16,297다발과 중수로형 원자력발전소에서 408,797다발의 사용후핵연료가 발생하여 소내저장시설에 저장되어 있으며, 별도의 조치가 이루어지지 않는다면 소내저장시설은 포화될 것으로 예상된다[1]. 또한, 연구용 원자로에서도 사용후핵연료를 포함하는 고준위 방사성폐기물이 발생하고 있다. 이에 따라 고준위 방사성폐기물의 처분을 위한 별도의 시설의 건설이 필요한 상황이며, 처분시설로 운반은 사용후핵연료 관리의 중요한 부분이다.
SCALE 전산프로그램이란? 운반용기 내 사용후핵연료의 주요 핵종별 방사능량은 SCALE (Standard Computer Analysis for Licensing Evaluation) 전산프로그램[6][7]를 사용하였다. SCALE 전산프로그램[6][7]은 미국의 ORNL (Oak Ridge National Laboratory)에서 개발한 사용후핵연료 동위원소 분석, 방사화, 핵임계 및 불확실도 계산 등 매우 광범위한 계산을 수행할 수 있으며, 계산 시 다양한 운전 이력을 반영할 수 있다는 장점[6][7] 때문에 안전 및 규제 검증을 위한 인허가용 전산프로그램으로 널리 사용되고 있다. 특히 SCALE 전산프로그램[6][7] 내의 여러 계산모듈 중 사용후핵연료의 연소특성에 따른 악티늄족 핵종의 함량의 분석에 널리 사용된다. 선원항 생산을 위하여 적용한 사용후핵연료 제원은 Table 2에 제시하였다.
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참고문헌 (14)

  1. Ministry of Trade, Industry and Energy, "A Plan of High Level Radioactive Waste Management" (2016). 

  2. R.F. Weiner, D. Hinojosa, T.J. Heames, C.O. Farnum, and E.A. Kalinina, "Radtran 6 / Radcat 6 User Guide", Sandia National Laboratories, SAND2013-8095 (2013). 

  3. H.Y. Kang, H.Y. Lee, K.S. Seo, J.H. Koo, and J.C. Lee, "Safety Analysis Report of KSC-4 Transport Cask", Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI), KAERI/TR-137-89 (1989). 

  4. Korea Railroad Information Center, Posted at Jan. 5. 2009. Accessed at Oct. 25. 2017. Available from: http://www.kric.go.kr/jsp/industry/tei/techdocDetail.jsp?menuIdM01010106&objectId0900271a8000d104&docIdM01010905&sel_org_cd&q_data_typ_cd&q_docIdM01010905&q_menuIdM01010106&q_firstKey1601050900271a8017ab4d&q_lastKey0611140900271a80009e19&q_totalPage6&q_frPage6&q_menuIdM01010106&q_docIdM01010905 

  5. Hyundai-Rotem, Railway System, Project Record, Accessed at Oct. 25. 2017. Available from: https://www.hyundai-rotem.co.kr/Business/Rail/Business_Record_View.asp?brid74 

  6. ORIGEN-ARP : Automatic Rapid Processing for Spent Fuel Depletion, Decay, and Source Term Analysis, ver.6, Oak Ridge National Laboratory (2005). 

  7. T.M. Kim, C.Y. Baeg, G.Y. Cha, W.G. Lee, and S.Y. Kim, "Preliminary Assessment of Radiation Impact from Dry Storage Facilities for PWR Spent Fuel", JRPR, 37(4), 197-201 (2012). 

  8. M.H. Seo, S.W. Hong, and J.B. Park, "Radiological Impact Assessment for the Domestic On-road Transportation of Radioactive Isotope Wastes", J. Nucl. Fuel Cycle Waste Technol., 14(3), 279-287 (2015). 

  9. Ministry of Government Administration and Home Affairs, "2013 Statistics City Yearbook of Korea", 22-33 (2014). 

  10. Statistics Korea, Sep. 22 2012. Korean Statistical Information Service (KOSIS), Accessed April 10 2015. Available from: http://kosis.kr/statisticList/statisticList_02List.jsp ?vwcdMT_ATITLE01&parmTabldM_02_01_01 

  11. Korea Railroad and Korea Rail Network Authority, "2015 Statistical Yearbook of Railroad", 6, 1166 (2016). 

  12. Korea Railroad, "Detailed Rules for Operation of the Railroad", Attached Table 13-14, 176-178 (2013). 

  13. U.S. Nuclear Regulatory Commission, Office of Nuclear Material Safety and Safeguards, "Update of 10 CFR Part 61 Impact Analysis Methodology vol.1", 100-101, NUREG/CR-4370 (1985). 

  14. J.K. Kim, K.H. Kim, C.H. Shin, H.D. Kim, and D.H. Lee, "Verification of Radiation Shielding and Criticality Safety for KSC-4 Spent Nuclear Fuel Transport Cast Using MCNP and Scale Code System", Spring Conference of Korea Nuclear Society, Jeju University, Jeju (2001). 

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