중저준위방사성폐기물 처분시설의 처분농도제한치 설정에 대한 고찰 II: 최적화 방법론 개발 및 적용 Determination of Radionuclide Concentration Limit for Low and Intermediate-Level Radioactive Waste Disposal Facility II: Application of Optimization Methodology for Underground Silo Type Disposal Facility원문보기
2014년 12월 사용 승인된 경주 중저준위 방사성폐기물 동굴처분시설은 중저준위 방사성폐기물의 처분을 위해 운영중이나 중준위 방사성폐기물을 처분할 수 없다. 왜나하면 기존 중준위 방사성폐기물이 원자력안전위원회 고시 2014-003호에 따라 방사성폐기물 준위가 세분화되었으며, 기존의 중저준위 방사성폐기물 핵종별 처분농도제한치 값이 변경되었으나 이를 고려하지 못하였기 때문이다. 중준위 방사성폐기물의 안전한 처분을 위해 IAEA에서 제시한 방법론과는 달리 방사능량 산출 시 적용된 가용데이터를 기반으로 기존의 설정된 극저준위 및 저준위 방사성폐기물의 처분농도제한치를 고려하여 1단계 동굴처분시설의 중준위 방사성폐기물에 대한 처분농도제한치를 설정하였다. 단, $^{14}C$의 경우 처분농도제한치 외에 추가적인 방사능량 제한이 필요함을 확인하고 우물이용시나리오를 통해 1단계 동굴처분시설의 총방사능량을 제한하였다. 설정된 중준위 방사성폐기물 처분농도제한치와 $^{14}C$의 총방사능량이 적용된 방사능량에 대해 운영 중 및 폐쇄 후 시나리오의 평가결과가 모두 성능목표치를 만족함을 확인하여, 도출된 중준위 방사성폐기물 처분농도제한치가 1단계 동굴처분시설의 중준위 방사성폐기물 처분농도제한치로 사용할 수 있음을 확인하였다. 처분 안전성 증진을 위해 방사성폐기물 발생기관의 데이터를 추가 확보하며, $^{14}C$의 누적방사능량을 관리해 나갈 계획이다.
2014년 12월 사용 승인된 경주 중저준위 방사성폐기물 동굴처분시설은 중저준위 방사성폐기물의 처분을 위해 운영중이나 중준위 방사성폐기물을 처분할 수 없다. 왜나하면 기존 중준위 방사성폐기물이 원자력안전위원회 고시 2014-003호에 따라 방사성폐기물 준위가 세분화되었으며, 기존의 중저준위 방사성폐기물 핵종별 처분농도제한치 값이 변경되었으나 이를 고려하지 못하였기 때문이다. 중준위 방사성폐기물의 안전한 처분을 위해 IAEA에서 제시한 방법론과는 달리 방사능량 산출 시 적용된 가용데이터를 기반으로 기존의 설정된 극저준위 및 저준위 방사성폐기물의 처분농도제한치를 고려하여 1단계 동굴처분시설의 중준위 방사성폐기물에 대한 처분농도제한치를 설정하였다. 단, $^{14}C$의 경우 처분농도제한치 외에 추가적인 방사능량 제한이 필요함을 확인하고 우물이용시나리오를 통해 1단계 동굴처분시설의 총방사능량을 제한하였다. 설정된 중준위 방사성폐기물 처분농도제한치와 $^{14}C$의 총방사능량이 적용된 방사능량에 대해 운영 중 및 폐쇄 후 시나리오의 평가결과가 모두 성능목표치를 만족함을 확인하여, 도출된 중준위 방사성폐기물 처분농도제한치가 1단계 동굴처분시설의 중준위 방사성폐기물 처분농도제한치로 사용할 수 있음을 확인하였다. 처분 안전성 증진을 위해 방사성폐기물 발생기관의 데이터를 추가 확보하며, $^{14}C$의 누적방사능량을 관리해 나갈 계획이다.
The Gyeongju underground silo type disposal facility, approved for use in December 2014, is in operation for the disposal of low and very low-level radioactive wastes, excluding intermediate-level waste. That is why the existing low-level radioactive waste level has been subdivided and the concentra...
The Gyeongju underground silo type disposal facility, approved for use in December 2014, is in operation for the disposal of low and very low-level radioactive wastes, excluding intermediate-level waste. That is why the existing low-level radioactive waste level has been subdivided and the concentration limit value for intermediate-level waste has been changed in accordance with Nuclear Safety Commission Notice 2014-003. For the safe disposal of intermediate-level wastes, new optimization methodology for calculating the concentration limit of intermediate radioactive level wastes at an underground silo type disposal facility was developed. According to the developed optimization methodology, concentration limits of intermediate-level wastes were derived and the inventory of radioactive nuclides was evaluated. The operation and post closure scenarios were evaluated for the derived radioactive nuclide inventory and the results of all scenarios were confirmed to meet the regulatory limit. However, in case of $^{14}C$, it was confirmed that additional radioactivity limitation through a well scenario was needed in addition to the limit of disposal concentration. It was confirmed that the derived intermediate concentration limit of radioactive waste can be used as the intermediate-level waste concentration limit for the underground disposal facility. For the safe disposal of intermediate-level wastes, KORAD plans to acquire additional data from the radioactive waste generator and manage the cumulative radioactivity of $^{14}C$.
The Gyeongju underground silo type disposal facility, approved for use in December 2014, is in operation for the disposal of low and very low-level radioactive wastes, excluding intermediate-level waste. That is why the existing low-level radioactive waste level has been subdivided and the concentration limit value for intermediate-level waste has been changed in accordance with Nuclear Safety Commission Notice 2014-003. For the safe disposal of intermediate-level wastes, new optimization methodology for calculating the concentration limit of intermediate radioactive level wastes at an underground silo type disposal facility was developed. According to the developed optimization methodology, concentration limits of intermediate-level wastes were derived and the inventory of radioactive nuclides was evaluated. The operation and post closure scenarios were evaluated for the derived radioactive nuclide inventory and the results of all scenarios were confirmed to meet the regulatory limit. However, in case of $^{14}C$, it was confirmed that additional radioactivity limitation through a well scenario was needed in addition to the limit of disposal concentration. It was confirmed that the derived intermediate concentration limit of radioactive waste can be used as the intermediate-level waste concentration limit for the underground disposal facility. For the safe disposal of intermediate-level wastes, KORAD plans to acquire additional data from the radioactive waste generator and manage the cumulative radioactivity of $^{14}C$.
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문제 정의
본 논문에서는 원자력안전위원회 고시[1]와 중저준위방폐물관리 시행계획[3]에 따른 안전한 처분시설 개발을 위하여 기존 IAEA[4] 방법론 외에 신규 방법론에 따라 중준위 방사성폐기물 처분농도제한치에 대하여 고찰하고자 한다.
본 논문에서는 중준위 방사성폐기물의 안전한 처분을 위해 IAEA[4]에서 제시한 방법론과는 달리 방사능량 산출 시 적용된 가용데이터를 기반으로 기존의 설정된 극저준위 및 저준위 방사성폐기물의 처분농도제한치를 고려하여 1단계 동굴처분시설의 중준위 방사성폐기물에 대한 처분농도제한치를 설정하였다. 중준위 방사성폐기물에 대한 처분농도제한치 설정결과 농도제한이 필요한 핵종은 3H, 14C, 90Sr, 99Tc,Gross alpha 5개 핵종이였다.
본 논문의 최적화 방법론은 이와는 반대로 정치계획, 폐기물 종류, 폐기물의 표면선량, 무게, 부피, 척도인자등을 고려하여 방사능량을 도출하며, 이값을 입력자료와 모델을 통하여 시나리오의 성능목표치 만족여부를 확인한다. 시나리오의 평가결과가 성능목표치를불만족시 핵종별 처분농도와 총방사능량을 제한하여 모든 시나리오의 평가결과가 성능목표치를 만족시킬 수 있도록 한다. 모든 시나리오의 평가 결과가 성능목표치에 부합하도록 적용된 핵종별 처분농도 및 총방사능량을 각각 중준위 방사성폐기물의 처분농도제한치와 1단계 동굴처분시설의 총방사능량으로 설정한다.
따라서 Table 2에 제시한 최대기여핵종에 대하여 1단계 동굴처분시설 중준위 방사성폐기물 처분농도제한치를 설정하여 핵종별 방사능량을 산출하였다. 이에 대한 안전성평가수행 결과가 성능목표치를 만족할 때까지 핵종별 중준위 방사성폐기물 처분농도제한치를 설정하였다.
가설 설정
본 논문에서는 원자력발전소 운영폐기물의 방사능량 산출시 선량대방사능 환산 프로그램인 ERIR [6]를 이용하였다. 단, 중수로 건조 폐수지의 경우 방사화학분석법으로 주요 핵종의 비방사능을 구한 후 전체 폐수지가 균질하다고 가정하여 방사능량을 예측하였다. 원자력발전소, 한국원자력연구원 폐기물, RI 폐기물의 방사능량 산출방법은 2단계 안전성분석보고서[7]를 이용하였다.
이로 인해 흡입에 의한 내부피폭, 방사능 운에 의한 외부 피폭이 발생되며 성능 목표치는 5 mSv 이다. 사고 시 인수저장건물 최대저장용량의 1%가 손상되며, 핵종별 누출율은 재고량의 0.1%, 선원항의 방사능량은 사고로 손상된 포장물 방사능량의 5배로 가정하였다[5]. 사고지점과 제한구역경계 사이의 거리 및 최대 대기확산인자(X/Q)는 각각 110 m, 1.
폐쇄 후 관리기간 종료 후 처분부지 내 처분시설의 존재를 인지하지 못한 인간이 우물을 굴착하며 이를 음용수로 이용시 피폭영향을 평가한다. 우물의 위치는 사일로 주변 88개의 가상 관정 분석을 통해 연간 5만톤 양수 시 6개 사일로에서 유출되는 오염원의 입자가 가장 보수적으로 유입되는 사일로 포함구역 내에 존재한다고 가정하였다[5].
이로 인해 흡입에 의한 내부피폭과 방사능운에 의한 외부 피폭이 발생되며 성능 목표치는 5 mSv이다. 지진으로 인해 사일로, 인수저장건물 및 방사성폐기물건물의 최대 저장용량의 각각 1%, 10%,10%가 손상되며, 핵종별 누출율은 재고량의 0.1%, 기체상 핵종인 3H과 14C의 선원항의 방사능량은 사고로 손상된 포장물 방사능량의 5배로 가정하였다[5]. 사고지점과 제한구역경계 사이의 거리 및 최대 대기확산인자(X/Q)는 각각 110 m,1.
제안 방법
IAEA[4]에서 제시한 접근법과는 달리 1단계 동굴처분시설의 핵종별 방사능량 산출 시 적용된 데이터를 기반으로 중준위 방사성폐기물의 처분농도제한치를 설정하였다. 다양한 종류의 방사성폐기물의 표면선량, 무게, 부피, 척도인자 등을 고려하였으며 이러한 가용데이터를 통해 핵종별 방사능량을 산출하였다.
IAEA[4]에서 제시한 접근법과는 달리 1단계 동굴처분시설의 핵종별 방사능량 산출 시 적용된 데이터를 기반으로 중준위 방사성폐기물의 처분농도제한치를 설정하였다. 다양한 종류의 방사성폐기물의 표면선량, 무게, 부피, 척도인자 등을 고려하였으며 이러한 가용데이터를 통해 핵종별 방사능량을 산출하였다.
원자력안전위원회 고시[1]는 IAEA에서 제시한 신분류기준[2]에 따라 중저준위 방사성폐기물을 중준위, 저준위, 극저준위 방사성폐기물로 세분화하였다. 그리고 동굴처분시설에 중준위, 저준위, 극저준위 방사성폐기물이 모두 처분 가능하도록 하며, 농도측면에서는 기존 인수기준상 중저준위 방사성폐기물의 처분제한 농도값을 저준위 방사성폐기물 농도상한값으로 변경하였다. 이것은 처분시설의 특성과 방사성폐기물 분류에 따라 처분시설을 체계적으로 개발하기 위함이다.
IAEA[4]에서 제시한 접근법과는 달리 1단계 동굴처분시설의 핵종별 방사능량 산출 시 적용된 데이터를 기반으로 중준위 방사성폐기물의 처분농도제한치를 설정하였다. 다양한 종류의 방사성폐기물의 표면선량, 무게, 부피, 척도인자 등을 고려하였으며 이러한 가용데이터를 통해 핵종별 방사능량을 산출하였다. 산출된 방사능량에 대하여 시나리오별 안전성평가결과가 성능목표치를 초과할 경우, 주요 핵종을 확인하고 이에 대한 결과를 분석하여 중준위 방사성폐기물의 처분농도제한치를 설정하였다.
3H은 1차, 14C은 2차, 90Sr은 2차, 99Tc은 2차, Gross alpha는 1차에 걸친 농도제한이 필요하였다. 단, 14C은 2차에 걸쳐 중준위 방사성폐기물 처분농도제한치를 설정하였음에도 우물이용시나리오에서 성능목표치를 불만족하므로 처분시설의 총방사능량을 이용하여 추가적으로 제한하였다. 설정된 중준위 방사성폐기물 처분농도제한치는 모두 저준위 방사성폐기물 처분농도제한치 값보다 높음을 알 수 있었다.
1에 제시하였다. 단, 성능목표치를 초과하지 않으면 처분 안전성에는 문제가 없으나 안전여유도 확보를 위해 본 논문에서는 평가결과가 성능목표치의 95%이상인 경우 처분농도제한을 실시하였다.
산출된 방사능량에 대하여 시나리오별 안전성평가결과가 성능목표치를 초과할 경우, 주요 핵종을 확인하고 이에 대한 결과를 분석하여 중준위 방사성폐기물의 처분농도제한치를 설정하였다. 도출된 결과에 대하여 중준위 방사성폐기물 처분농도 제한치의 1단계 동굴처분시설 적용여부에 대하여 분석하였다.
따라서 Table 2에 제시한 최대기여핵종에 대하여 1단계 동굴처분시설 중준위 방사성폐기물 처분농도제한치를 설정하여 핵종별 방사능량을 산출하였다. 이에 대한 안전성평가수행 결과가 성능목표치를 만족할 때까지 핵종별 중준위 방사성폐기물 처분농도제한치를 설정하였다.
따라서 각 핵종별 처분대상 폐기물의 저준위 방사성폐기물 처분농도제한치를 초과하는 비방사능의 평균값을 Table 8과 같이 1단계 동굴처분시설 중준위 방사성폐기물 처분농도제한치(2차)로 설정하였다.
중수로 건조 폐수지의 비방사능 평균을 중준위 방사성폐기물 처분농도제한치로 설정하는 것으로 성능목표치를 만족할 수 없으며 중수로 건조 폐수지는 향후 처리 방법을 통한 방사능량저감이 필요한 것으로 판단된다. 본 논문에서는 중수로 건조폐수지의 비방사능 평균 값보다 더 낮은 해체폐기물의 비방사능 값을 중준위 방사성폐기물 처분농도제한치 값으로 적용하였다.
IAEA 방법론[4]은 입력자료와 모델로부터 시나리오의 성능목표치를 고려하여 허용가능한 방사능량 및 농도가 정해지고 방사성폐기물의 밀도와 처분시설의 부피를 이용하여 처분농도제한치가 도출된다. 본 논문의 최적화 방법론은 이와는 반대로 정치계획, 폐기물 종류, 폐기물의 표면선량, 무게, 부피, 척도인자등을 고려하여 방사능량을 도출하며, 이값을 입력자료와 모델을 통하여 시나리오의 성능목표치 만족여부를 확인한다. 시나리오의 평가결과가 성능목표치를불만족시 핵종별 처분농도와 총방사능량을 제한하여 모든 시나리오의 평가결과가 성능목표치를 만족시킬 수 있도록 한다.
다양한 종류의 방사성폐기물의 표면선량, 무게, 부피, 척도인자 등을 고려하였으며 이러한 가용데이터를 통해 핵종별 방사능량을 산출하였다. 산출된 방사능량에 대하여 시나리오별 안전성평가결과가 성능목표치를 초과할 경우, 주요 핵종을 확인하고 이에 대한 결과를 분석하여 중준위 방사성폐기물의 처분농도제한치를 설정하였다. 도출된 결과에 대하여 중준위 방사성폐기물 처분농도 제한치의 1단계 동굴처분시설 적용여부에 대하여 분석하였다.
중준위 방사성폐기물의 처분농도제한치 필요성 확인을 위해 중준위 방사성폐기물 처분농도제한치를 설정하지 않고 핵종별 방사능량을 산출하였다. 산출된 방사능량을 반영하여 시나리오별 안전성평가결과가 성능목표치를 초과하는 핵종의 비방사능 데이터를 기반으로 중준위 방사성폐기물처분농도제한치를 설정하였다. 중준위 방사성폐기물 처분농도제한치 설정 방법론은 중준위 방사성폐기물 처분농도제한치를 설정하지 않은 방사능량을 이용하여 1단계 동굴처분시설의 운영 중 및 폐쇄 후 시나리오 평가를 수행한다.
중준위 방사성폐기물 처분농도제한치 설정 방법론은 중준위 방사성폐기물 처분농도제한치를 설정하지 않은 방사능량을 이용하여 1단계 동굴처분시설의 운영 중 및 폐쇄 후 시나리오 평가를 수행한다. 시나리오별 평가 결과에 가장 큰 영향을 미치는 최대기여 핵종을 파악하여 시나리오 평가결과가 성능 목표치를 만족시킬 때까지 처분농도 및 총방사능량 제한을 실시한다. 이러한중준위 방사성폐기물 처분농도제한치 설정 방법론을 Fig.
우물이용시나리오 평가결과 값의 최적화를 위해 Table 9의 14C을 제외한 다른 핵종들의 방사능량 및 입력자료를 이용하여 우물이용시나리오를 평가하였다. 14C의 초기 방사능량 입력값은 0 Bq이며 이후 14C의 방사능량을 증가시키면서 우물이용시나리오 평가결과 값이 성능목표치를 초과하지 않음을 확인하였다.
원자력안전위원회 고시[1]에서 제시하는 저준위 방사성폐기물 처분농도제한치 이상인 방사성폐기물을 모두 중준위 방사성폐기물로 고려하여 방사능량을 평가하였다. 방사능량평가 후 저준위 방사성폐기물 처분농도제한치 이상인 폐기물을 모두 중준위 방사성폐기물로 설정하여 처분할 경우 방사능량 결과를 Table 1에 제시하였다.
폐쇄 후 안전성평가에서는 IAEA 처분농도제한치 설정 방법론[4]을 참고하여 인간침입 시나리오를 고려하였다. 인간침입 시추시나리오는 시추 후 거주시나리오보다 피폭선량 결과가 낮으므로 배제하고 인간침입 시추 후 거주시나리오와 인간침입 우물이용시나리오를 폐쇄 후 안전성평가 시나리오로 선별하였다.
Tc 핵종으로 인해 시나리오별 성능목표치를 초과함을 확인하였다. 중준위 방사성폐기물 처분농도제한치를 설정하기 위해 주요핵종별 방사능량 비중이 큰 폐기물을 선별하고 방사능량 기여도 및 비방사능 분포를 분석하였으며 그 결과를 Table 3에 제시하였다.
중준위 방사성폐기물의 처분농도제한치 필요성 확인을 위해 중준위 방사성폐기물 처분농도제한치를 설정하지 않고 핵종별 방사능량을 산출하였다. 산출된 방사능량을 반영하여 시나리오별 안전성평가결과가 성능목표치를 초과하는 핵종의 비방사능 데이터를 기반으로 중준위 방사성폐기물처분농도제한치를 설정하였다.
폐쇄 후 관리기간 종료 후 처분부지 내 처분시설의 존재를 인지하지 못한 인간이 우물을 굴착하며 이를 음용수로 이용시 피폭영향을 평가한다. 우물의 위치는 사일로 주변 88개의 가상 관정 분석을 통해 연간 5만톤 양수 시 6개 사일로에서 유출되는 오염원의 입자가 가장 보수적으로 유입되는 사일로 포함구역 내에 존재한다고 가정하였다[5].
폐쇄 후 관리기간 종료 후 처분시설의 존재를 인지하지 못한 인간이 처분시설을 관통하는 시추 작업을 하며 이로 인해 오염된 토양에서 거주시 피폭영향을 평가하였다. 인간침입 후 시추 작업 및 거주로 인해 발생되는 피폭 경로는 오염된 토양에 의한 외부피폭, 부유물질 흡입과 음식물 섭취에 의한 내부피폭을 고려하였다[5].
대상 데이터
1단계 동굴처분시설 안전성분석 보고서[5]에 사용된 시나리오 및 입력자료를 동일하게 사용하였다. 1단계 동굴처분시설 안전성분석보고서[5]에서 고려된 운영 중 시나리오 중 모든 폐기물을 고려하여 평가하는 저장시설 화재 사고시나리오와 지진 사고시나리오를 선별하였다.
1단계 동굴처분시설 안전성분석 보고서[5]에 사용된 시나리오 및 입력자료를 동일하게 사용하였다. 1단계 동굴처분시설 안전성분석보고서[5]에서 고려된 운영 중 시나리오 중 모든 폐기물을 고려하여 평가하는 저장시설 화재 사고시나리오와 지진 사고시나리오를 선별하였다. 폐쇄 후 안전성평가에서는 IAEA 처분농도제한치 설정 방법론[4]을 참고하여 인간침입 시나리오를 고려하였다.
원자력발전소, 한국원자력연구원 폐기물, RI 폐기물의 방사능량 산출방법은 2단계 안전성분석보고서[7]를 이용하였다. 방사능량 산출 시 사용된 방사성폐기물 현황은 발생자로부터 확보된 자료를 참조하였다[8-10].
본 논문에는 한국수력원자력㈜, 한국원자력연구원 그리고 한전원자력연료㈜의 중저준위 방사성폐기물 데이터가 사용되었습니다. 관련 데이터를 생산 및 제공하여 주신 담당자분들께 감사드립니다.
이론/모형
본 논문에서는 원자력발전소 운영폐기물의 방사능량 산출시 선량대방사능 환산 프로그램인 ERIR [6]를 이용하였다. 단, 중수로 건조 폐수지의 경우 방사화학분석법으로 주요 핵종의 비방사능을 구한 후 전체 폐수지가 균질하다고 가정하여 방사능량을 예측하였다.
단, 중수로 건조 폐수지의 경우 방사화학분석법으로 주요 핵종의 비방사능을 구한 후 전체 폐수지가 균질하다고 가정하여 방사능량을 예측하였다. 원자력발전소, 한국원자력연구원 폐기물, RI 폐기물의 방사능량 산출방법은 2단계 안전성분석보고서[7]를 이용하였다. 방사능량 산출 시 사용된 방사성폐기물 현황은 발생자로부터 확보된 자료를 참조하였다[8-10].
1단계 동굴처분시설 안전성분석보고서[5]에서 고려된 운영 중 시나리오 중 모든 폐기물을 고려하여 평가하는 저장시설 화재 사고시나리오와 지진 사고시나리오를 선별하였다. 폐쇄 후 안전성평가에서는 IAEA 처분농도제한치 설정 방법론[4]을 참고하여 인간침입 시나리오를 고려하였다. 인간침입 시추시나리오는 시추 후 거주시나리오보다 피폭선량 결과가 낮으므로 배제하고 인간침입 시추 후 거주시나리오와 인간침입 우물이용시나리오를 폐쇄 후 안전성평가 시나리오로 선별하였다.
성능/효과
14C의 초기 방사능량 입력값은 0 Bq이며 이후 14C의 방사능량을 증가시키면서 우물이용시나리오 평가결과 값이 성능목표치를 초과하지 않음을 확인하였다. 중준위 폐기물 수용성 및 안전여유도를 고려하여 최종적으로 우물이용시나리오의 성능목표치를 만족시키는 14C의 방사능량을 3.
설정된 중준위 방사성폐기물 처분농도제한치는 모두 저준위 방사성폐기물 처분농도제한치 값보다 높음을 알 수 있었다. 도출된 중준위 방사성폐기물 처분농도제한치와 총방사능량을 바탕으로 1단계 동굴처분시설 안전성분석 보고서[5]에 제시된 모든 운영 중 및 폐쇄 후 시나리오의 안전성평가를 수행하였으며 시나리오별 평가결과가 모두 성능 목표치를 만족함을 확인하였다. 따라서 도출된 중준위 방사성폐기물 처분농도제한치와 총방사능량을 통해 중준위 방사성폐기물의 1단계 동굴처분시설 처분 안전성 확인할 수 있었다.
도출된 중준위 방사성폐기물 처분농도제한치와 총방사능량을 바탕으로 1단계 동굴처분시설 안전성분석 보고서[5]에 제시된 모든 운영 중 및 폐쇄 후 시나리오의 안전성평가를 수행하였으며 시나리오별 평가결과가 모두 성능 목표치를 만족함을 확인하였다. 따라서 도출된 중준위 방사성폐기물 처분농도제한치와 총방사능량을 통해 중준위 방사성폐기물의 1단계 동굴처분시설 처분 안전성 확인할 수 있었다.
시나리오의 평가결과가 성능목표치를불만족시 핵종별 처분농도와 총방사능량을 제한하여 모든 시나리오의 평가결과가 성능목표치를 만족시킬 수 있도록 한다. 모든 시나리오의 평가 결과가 성능목표치에 부합하도록 적용된 핵종별 처분농도 및 총방사능량을 각각 중준위 방사성폐기물의 처분농도제한치와 1단계 동굴처분시설의 총방사능량으로 설정한다.
단, 14C은 2차에 걸쳐 중준위 방사성폐기물 처분농도제한치를 설정하였음에도 우물이용시나리오에서 성능목표치를 불만족하므로 처분시설의 총방사능량을 이용하여 추가적으로 제한하였다. 설정된 중준위 방사성폐기물 처분농도제한치는 모두 저준위 방사성폐기물 처분농도제한치 값보다 높음을 알 수 있었다. 도출된 중준위 방사성폐기물 처분농도제한치와 총방사능량을 바탕으로 1단계 동굴처분시설 안전성분석 보고서[5]에 제시된 모든 운영 중 및 폐쇄 후 시나리오의 안전성평가를 수행하였으며 시나리오별 평가결과가 모두 성능 목표치를 만족함을 확인하였다.
우물이용시나리오는 14C에 의해 성능목표치를 초과하였으며 14C의 최대 피폭선량기여도는 전체피폭선량 중 96.2%이다. 14C의 경우 해체폐기물 처분을 위한 최소한의 중준위 방사성폐기물 처분농도제한치를 적용하였음에도 불구하고 성능목표치를 초과하였으므로 14C의 추가적인 방사능량을 제한할 필요가 있다.
운영 중 안전성평가에서 저장시설 화재 사고시나리오 및 1단계 동굴처분시설 지진 사고시나리오에서 성능목표치를 만족하지 못하였으며, 최대기여핵종은 3H, 전알파, 90Sr로 예측되었다.폐쇄 후 안전성평가 결과에서는 시추 후 거주시나리오 및 우물이용시나리오에서 성능목표치를 만족하지 못하였으며 3H, 14C, 90Sr, 99Tc가 최대기여핵종으로 평가되었다.
전알파의 경우 방사능량 기여도는 한전원자력연료㈜ (KNF) 잡고체가 가장 큰 것으로 확인되었다. 저준위 방사성폐기물 처분농도제한치(3.
중준위 방사성폐기물 처분농도제한치를 미설정한 상태에서 1단계 동굴처분시설 운영 중 및 폐쇄 후 안전성평가 결과, Table 2에서 언급된 3H, 14C, 전알파, 90Sr, 99Tc 핵종으로 인해 시나리오별 성능목표치를 초과함을 확인하였다. 중준위 방사성폐기물 처분농도제한치를 설정하기 위해 주요핵종별 방사능량 비중이 큰 폐기물을 선별하고 방사능량 기여도 및 비방사능 분포를 분석하였으며 그 결과를 Table 3에 제시하였다.
본 논문에서는 중준위 방사성폐기물의 안전한 처분을 위해 IAEA[4]에서 제시한 방법론과는 달리 방사능량 산출 시 적용된 가용데이터를 기반으로 기존의 설정된 극저준위 및 저준위 방사성폐기물의 처분농도제한치를 고려하여 1단계 동굴처분시설의 중준위 방사성폐기물에 대한 처분농도제한치를 설정하였다. 중준위 방사성폐기물에 대한 처분농도제한치 설정결과 농도제한이 필요한 핵종은 3H, 14C, 90Sr, 99Tc,Gross alpha 5개 핵종이였다. 3H은 1차, 14C은 2차, 90Sr은 2차, 99Tc은 2차, Gross alpha는 1차에 걸친 농도제한이 필요하였다.
Sr로 예측되었다.폐쇄 후 안전성평가 결과에서는 시추 후 거주시나리오 및 우물이용시나리오에서 성능목표치를 만족하지 못하였으며 3H, 14C, 90Sr, 99Tc가 최대기여핵종으로 평가되었다.
Table 9의 방사능량을 반영하여 안전성평가를 수행한 결과를 Table 10에 제시하였다. 폐쇄 후 인간침입 시추 후 거주시나리오는 성능목표치를 만족하였으나, 인간침입 우물이용 시나리오는 성능목표치를 불만족하였다.
후속연구
필요시 처분시설에 처분된 방사성폐기물의 방사능량과 인수될 방사성폐기물의 방사능량을 종합적으로 고려하여 중준위 방사성폐기물 처분농도제한치의 재설정이 필요하다고 판단된다. 또한, 방사성폐기물 발생기관의 운영 데이터를 추가 확보하여 방사능량 예측결과의 불확실성을 저감하고 처분 안전성을 증진할 계획이다.
중준위 방사성폐기물 처분농도제한치 설정 절차는 처분대상 폐기물의 처분농도제한을 하지 않고 시나리오별 평가를 수행한다. 이후 시나리오별 평가 결과에 따라 처분농도제한을 실시하여 처분농도를 초과하는 폐기물은 고려하지 않으며 최적화 과정에 따라 처분농도제한을 추가적으로 실시한다. 이러한 중준위 방사성폐기물 처분농도제한치 설정 절차를 Fig.
49%로 분석되었다. 중수로 건조 폐수지의 비방사능 평균을 중준위 방사성폐기물 처분농도제한치로 설정하는 것으로 성능목표치를 만족할 수 없으며 중수로 건조 폐수지는 향후 처리 방법을 통한 방사능량저감이 필요한 것으로 판단된다. 본 논문에서는 중수로 건조폐수지의 비방사능 평균 값보다 더 낮은 해체폐기물의 비방사능 값을 중준위 방사성폐기물 처분농도제한치 값으로 적용하였다.
14C의 경우 폐쇄 후 안전성평가에 미치는 영향이 크므로 14C의 방사능량이 큰 중수로 건조 폐수지 등의 방사성폐기물은 처분시설의 안전성을 고려하여 처분대상 폐기물에서 배제할 수 있으며, 방사능량 저감 연구를 통해 지속적인 관리가 필요하다. 필요시 처분시설에 처분된 방사성폐기물의 방사능량과 인수될 방사성폐기물의 방사능량을 종합적으로 고려하여 중준위 방사성폐기물 처분농도제한치의 재설정이 필요하다고 판단된다. 또한, 방사성폐기물 발생기관의 운영 데이터를 추가 확보하여 방사능량 예측결과의 불확실성을 저감하고 처분 안전성을 증진할 계획이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
처분시설의 특성과 방사성폐기물 분류에 따라 처분시설을 체계적으로 개발하기 위해 무엇을 변경하였는가?
원자력안전위원회 고시[1]는 IAEA에서 제시한 신분류기준[2]에 따라 중저준위 방사성폐기물을 중준위, 저준위, 극저준위 방사성폐기물로 세분화하였다. 그리고 동굴처분시설에 중준위, 저준위, 극저준위 방사성폐기물이 모두 처분 가능하도록 하며, 농도측면에서는 기존 인수기준상 중저준위 방사성폐기물의 처분제한 농도값을 저준위 방사성폐기물 농도상한값으로 변경하였다. 이것은 처분시설의 특성과 방사성폐기물 분류에 따라 처분시설을 체계적으로 개발하기 위함이다.
본문에서는 다양한 종류의 방사성폐기물의 무엇을 고려하였는가?
IAEA[4]에서 제시한 접근법과는 달리 1단계 동굴처분시설의 핵종별 방사능량 산출 시 적용된 데이터를 기반으로 중준위 방사성폐기물의 처분농도제한치를 설정하였다. 다양한 종류의 방사성폐기물의 표면선량, 무게, 부피, 척도인자 등을 고려하였으며 이러한 가용데이터를 통해 핵종별 방사능량을 산출하였다. 산출된 방사능량에 대하여 시나리오별 안전성평가결과가 성능목표치를 초과할 경우, 주요 핵종을 확인하고 이에 대한 결과를 분석하여 중준위 방사성폐기물의 처분농도제한치를 설정하였다.
중저준위 방사성폐기물을 IAEA에서 제시한 기준에 따라 분류한 것은 무엇인가?
원자력안전위원회 고시[1]는 IAEA에서 제시한 신분류기준[2]에 따라 중저준위 방사성폐기물을 중준위, 저준위, 극저준위 방사성폐기물로 세분화하였다. 그리고 동굴처분시설에 중준위, 저준위, 극저준위 방사성폐기물이 모두 처분 가능하도록 하며, 농도측면에서는 기존 인수기준상 중저준위 방사성폐기물의 처분제한 농도값을 저준위 방사성폐기물 농도상한값으로 변경하였다.
참고문헌 (10)
Nuclear Safety and Security Commission, Guidelines for Radioactive Waste Classification and Self Disposal Standards, No. 2014-03 (2014).
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Korea Atomic Energy Research Institute, Activity of Low and Intermediate-Level Radioactive Waste (2014).
KEPCO Nuclear Fuel Company, Activity of Low and Intermediate-Level Radioactive Waste (2014).
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