[논문]RESRAD 코드를 활용한 규제해제 폐기물 소각처분에 대한 안정성 평가

김희경; 한상욱; 박수리; 김병직

doi:10.17946/jrst.2018.41.1.67

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, risk assessment was conducted to verify self - disposal requirements by landfill for exempted incineration ash by using Resrad Ver.6.5 computer code. The result of risk assessment by landfill for the incineration by-product is that individual dose is $6.91{\times}10^{-2}{\mu}Sv\;...

In this paper, risk assessment was conducted to verify self - disposal requirements by landfill for exempted incineration ash by using Resrad Ver.6.5 computer code. The result of risk assessment by landfill for the incineration by-product is that individual dose is $6.91{\times}10^{-2}{\mu}Sv\;y-1$ and collective dose is $3.475{\times}10^{-7}man-Sv\;y-1$. It proved that the result meets reference dose of individual dose $10{\mu}Sv\;y-1$ and collective dose 1 man-Sv y-1 for general public. According to the current 'Nuclear Safety Commission Notice [No. 2014-3]', it states that the exempted wastes can be disposed of by incineration, landfill and recycling. However, most of recently documents and papers related to exempted wastes are disposed of by landfill and recyling and it could not confirm the case of exempt by incineration. If the national consensus is derived and treating the waste by using process of incineration is activated, it could be considered to treat low level of radiation wastewater and activated carbon excluded from exempted waste because of nuclide $^3H$ and $^{14}C$.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 논문에서는 규제 해제된 소각재를 대상으로 매립에 의한 자체처분 요건 만족을 입증하기 위해 RESRAD Ver.6.5 전산코드를 활용하여 위해도에 대한 평가를 하였으며, 다음과 같은 결론을 도출하였다.
만약 소각에 대한 국민적 합의가 도출되고 소각공정에 의한 처리 방법이 활성화 된다면 방사성폐기물의 감용 효과로 인한 경제적인 기대효과가 클 것으로 예상된다. 본 연구에서는 가연성폐기물을 소각하여 규제해 제하기 위한 사전연구로서 규제 해제된 소각재를 대상으로 매립에 의한 자체처분 요건만족을 입증하기 위해 RESRAD 전산코드를 활용하여 위해도를 평가하였다.

가설 설정

Table 11과 같이 일반인에 대한 개인피폭선량 평가 결과 국내기준인 개인선량 10 μSv/y를 만족하였다. 또한 매립예정지를 경상북도 포항시로 가정하여 주변 집단피폭선량을 계산하였다. 매립장 총면적은 0.
매립 후 표층의 토양은 50 ㎝로 가정하였다. 오염지역의 밀도는 0.
매립지는 폐쇄 이후 일반인에 대한 개인피폭선량을 계산하였다. 이 때 거주 제한기간을 5년으로 가정하여, 평가시점을 5년이 경과된 시점부터 피폭선량을 계산하여 나타내었다.
최대방사능농도는 60Co, 137Cs 각각 1.7142×10–2 Bq/g, 1.3031×10-2 Bq/g로 모두 MDA(최소검출방사능농도)의 값이 검출됨에 따라 평균방사능농도는 MDA를 검출핵종 농도로 가정하여 최대값을 산출하였다.

제안 방법

Saturated Zone, Unsaturated Zone은 RESRAD Default Data를 적용하였다. Occupancy이 inhalation rate는 7,400 ㎥/yr을 적용하고, 나머지는 RESRAD Default Data를 적용하였다.
입력변수의 선정에 있어서 우선 매립지역에 대한 특성 자료를 확보하여야 하고, 그렇지 못한 경우는 국내 조사자료, 국외 문헌자료 순으로 보수적으로 채택하였다. 또한 RESRAD 전산코드는 기본 값이 내장되어 있으므로 적절한 변수를 선정하기 힘든 경우에는 Default Data를 적용하였다.
매립지는 폐쇄 이후 일반인에 대한 개인피폭선량을 계산하였다. 이 때 거주 제한기간을 5년으로 가정하여, 평가시점을 5년이 경과된 시점부터 피폭선량을 계산하여 나타내었다.
방사선특성 분석 결과 ⁶⁰Co, ¹³⁷Cs의 방사성핵종별 규제해제 허용농도는 원자력안전위원회 고시[제2014-3호]에 따라 각각 0.1 Bq/g 이하여야 하며, 매립지역에 대한 정보와 RESRAD 코드의 입력 자료를 바탕으로 코드를 실행시켜 매립 작업자와 매립지역 폐쇄 후 거주자에 대해서 개인피폭선량과 집단피폭선량을 평가하였다. 매립 작업자에 대한 개인 피폭선량 평가 결과는 Table 9와 같이 국내기준(원자력안전 위원회 고시 [제2014-3호 제2조])인 개인선량 10μSv/y를 만족하였다.
Cs 모두 MDA 이하로 나왔기 때문에 핵종의 검출 하한 농도의 합이 최대인 시료 7개를 대표시료로 선정하였으며, 선정된 대표시료를 분말형태로 전처리 작업 후 1 g을 플란쳇에 넣고 얇게 펴서 증착하였다. 분석시간은 알파베타 계수기를 사용하여 MDA를 충분히 낮춘 상태에서 1개의 시료 당 1회 분석시간을 100 분 적용하여 3회 측정하였다. 소각재의 전알파 방사능 농도의 최대값은 2.
거주자에 대한 선량환산인자 값 적용의 경우 모든 연령군을 고려해야 한다. 이에 따라 연령군 편차를 보정하기 위해서 ICRP 72의 호흡, 섭취에 대한 DCF 값 중 가장 보수적인 대사형태 값의 2배를 적용하였다. 핵종 별 섭취 및 호흡 DCF 값은 아래 Table 4에 나타내었다.

대상 데이터

594 Bq/㎠에 해당하는 자연방사선 수준으로 나타났다. 대표 시료 채취는 오염검사대에 펼친 뒤 12개 이상 지점에서 골고루 채취하여 분석하였다. 최대방사능농도는 ⁶⁰Co, ¹³⁷Cs 각각 1.
시료 선정은 감마핵종분석 결과 ⁶⁰Co, ¹³⁷Cs 모두 MDA 이하로 나왔기 때문에 핵종의 검출 하한 농도의 합이 최대인 시료 7개를 대표시료로 선정하였으며, 선정된 대표시료를 분말형태로 전처리 작업 후 1 g을 플란쳇에 넣고 얇게 펴서 증착하였다. 분석시간은 알파베타 계수기를 사용하여 MDA를 충분히 낮춘 상태에서 1개의 시료 당 1회 분석시간을 100 분 적용하여 3회 측정하였다.
오염지역의 밀도는 0.637 kg/㎥을 적용하였고, 풍속 2.8 m/s, 강수량 1.152 m로 1981∼2010년까지 20년간 포항지역 연평균 값을 구한 기상청 통계자료를 적용하였다.

성능/효과

소각재의 매립에 의한 자체처분 안전성 평가 결과는 폐쇄 후거주자의 개인선량 6.910×10-2 μSv/y, 집단선량 3.475×10–7 man-Sv/y로 일반인에 대한 국내기준인 개인선량 10 μSv/y, 집단선량 1 man-Sv/y를 만족하였다.
원자력발전소에서 발생된 규제해제 대상폐기물(4.1 Ton) 중 일부는 과거 자체처분폐기물을 소각하는 과정에서 발생된 부산물이며, 일부는 청정구역에서 일반폐기물을 소각하는 과정에서 발생된 것이고 일부 소각재에서 인공 방사성핵종이 극미량 검출됨을 확인하였다.
전용 오염검사대에 넓게 펼치고 불순물을 제거한 후 측정하였으며 최대 표면 방사선량률은 0.14 μSv/h, 최대 표면오염도는 0.506 Bq/㎠로 나타났다.

후속연구

다만, 소각을 부분적으로만 다루고 있음을 알 수 있었다. 만약 소각에 대한 국민적 합의가 도출되고 소각공정에 의한 처리 방법이 활성화 된다면, 본 논문의 결과를 활용하여 향후 방사선학적 영향이 미미한 규제해제 대상 중 ³H, ¹⁴C 핵종으로 인해 규제해제에서 제외되는 폐수지와 활성탄의 처리가 가능할 것으로 사료된다. 추가적으로 규제해제 대상에서 제외되는 가연성 방사성폐기물(규제해제 농도의 100배 이내) 중 소각에 의한 감용 효과로 처분 시 경제적인 기대효과가 클 것으로 예상된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	규제해제 대상은 무엇인가?	규제해제 대상은 방사선학적 영향이 미미한 것으로써 방사성폐기물을 규제 대상에서 제외하는 것을 말한다. 이에 안전한 처분을 위해서는 방사선학적 특성, 처리방법 및 다양한 피폭 대상 측면에서 세밀한 기술적 판단과 충분한 근거가 요구된다.
	최근 규제해제 관련 사례는 어떤 것들이 있는가?	최근 규제해제 관련 문헌을 살펴보면 대부분이 재활용(금 류)과 매립(토양, 콘크리트 및 기타 가연성/비가연성폐기 물)을 통한 규제해제를 주로 다루고 있으며, 소각을 규제 해제된 사례는 확인 할 수가 없었으며, 소각을 부분적으로만 다루고 있다. 방사성폐기물의 소각공정은 비가연성폐기물 보다 감량 효과가 크며 감량계수(Mass Reduction Factor; MRF)도 40∼100 나타낸다.
	가연성폐기물을 소각이 활성화 될시 어떤 효과가 기대되는가?	이는 많은 양의 해체폐기물과 운영폐기물로 인한 처리비용이 상승 하는 것을 의미한다. 만약 소각에 대한 국민적 합의가 도출 되고 소각공정에 의한 처리 방법이 활성화 된다면 방사성폐 기물의 감용 효과로 인한 경제적인 기대효과가 클 것으로 예상 된다. 본 연구에서는 가연성폐기물을 소각하여 규제해 제하기 위한 사전연구로서 규제 해제된 소각재를 대상으로 매립에 의한 자체처분 요건만족을 입증하기 위해 RESRAD 전산코드를 활용하여 위해도를 평가하였다.

참고문헌 (12)

KINS, Development of Regulatory Requirements for Clearance of Radioactive Waste, KINS/RR-144, 2002
IAEA, Considerations Concerning "De Minimis" Quantities of Radioactive Waste Suitable for Dumping at Sea under a General permit TECDOC-244
ICRP, Dose Coefficients for Intake Radionuclide by Works, ICRP Publication No. 68, 1994
IAEA, Exemption of Radioactive Sources and Practices from Regulatory Control, Interim Report, TECDOC-401, 1987
IAEA, Principles for the Exemption of Radioation Sources and Practices from Regulatory Control, IAEA Safety Series No. 89, 1987
IAEA, Classification of Radioactive Waste, IAEA Safety Series No.111-p-1.1, 1994
IAEA, Clearance Levels for Radionuclides in Solid Materials Imterim Report, TECDOC-885, 1996
IAEA, Clearance of the Meterials Resulting From the Use of Radionuclides in Medicine, Industry and Research, TECDOC-1000, 1998
IAEA, Appliccation of the concepts of exclusion exemption and clearance, IAEA RS-G-1.7, 2004
IAEA, De minimis concepts in radioactive Waste disposal : Consideration in defining de minimis quantities df solid radioactive Waste for uncontrolled disposal by incineration and landfill, TECDOC-282, 1983
US EPA, Limiting Values of Radionuclide intake and Air Concentration and Dose Conversion Factors for Inhalation, Submersion,and ingestion, EPA Federal Guidance Report No11(EPA 520/1-88-020), 1988
KAERI, A Basic Study on the Radiological Characteristics and Disposal Methods of NORM Wastes, JNFCWT Vol.12 No.3 pp.217-233, September 2014

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