[논문]한국원자력연구원 지하처분연구시설(KURT)의 암석, 광물, 지하수 지화학 특성

김건영; 고용권; 최종원; 최병영; 신선호

문제 정의

따라서 실제 처분환경에 접근한 현장 실험을 위하여 한국원자력연구소 부지내에 고준위 폐기물처분기술개발을 위한 지하처분연구시설(KURT)이 2006년 11월에 완공되어(총연장 255m의 지하터널, 진입터널 180m, 연구모듈 75m, 지표로부터의 심도 90m) 현재 활발한 연구가 수행 중에 있다. 이번 연구는 앞으로 장기적으로 KURT에서 수행될 실증시험에 대한 모암, 광물 및 지하수에 대한 기초자료를 제공하기 위하여 수행된 연구결과이다.

제안 방법

지하처분연구시설을 구성하고 있는 화강암과 그 구성광물에 대한 기초자료를 제공하기 위하여 시설내 시추공으로부터 얻어진 시추코아 시료를 대상으로 모암 및 단열충전광물의 암석/광물학적인 분석을 수행하였다. 또한 지하처분연구시설내 물-광물-암석의 지화학 상호반응을 규명하기 위하여 시추공 지하수의 지화 학분석 및 열역학자료를 이용한 지화학조건을 비교평가하고 단열광물생성조건 해석을 위한 지화학 진화과정 모델링을 수행하였다.
이들 중 일부 시추공에서는 지화학 장기모니터링이 수행되고 있다. 지하처분연구시설을 구성하고 있는 화강암과 그 구성광물에 대한 기초자료를 제공하기 위하여 시설내 시추공으로부터 얻어진 시추코아 시료를 대상으로 모암 및 단열충전광물의 암석/광물학적인 분석을 수행하였다. 또한 지하처분연구시설내 물-광물-암석의 지화학 상호반응을 규명하기 위하여 시추공 지하수의 지화 학분석 및 열역학자료를 이용한 지화학조건을 비교평가하고 단열광물생성조건 해석을 위한 지화학 진화과정 모델링을 수행하였다.

성능/효과

이러한 지화학 모델링 결과는 실제로 단열대에서 확인되는 단열 광물의 광물조합과 잘 일치하고 있으며, 특히 연구지역내에 방해석보다도 광범위하게 분포하는 로먼타이트 및 심부시추코아보다 상대적으로 천부환경인 KURT내의 시추코아에서 주로 관찰되는 몬모릴로나이트의 분포 양상과 일치한다. 또한 KURT내 심부지하수(DB-01, 150m)7( 처분장의 건설에 의해 대기와 접촉하는 환경으로 유입될 경우 심부지하수의 지화학적 특성의 변화를 살펴보기 위하여 지표환경(Pco2=10-3.5 atm)과의 평형 모델링을 수행한 결과는 심부지하수가 지표환경과 접하게 되면, pH가 낮아지면서 방해석을 비롯한 탄산염광물들과 녹니석, 운모류 등은 상대적으로 침전조건으로 변하게 되며, 로먼타이트, 일라이트, 몬모릴로나이트 등은 상대적으로 용해조건으로 변하게 됨을 알 수 있다.
88)을 나타낸다. 시추코아의 단열대 및 변질대에서 논 일라이트, 로먼타이트, 녹니석, 녹염석, 몬모릴로나이트, 카올리나이트 등의 단열 충전 광물들이 감정되었다(Fig. 1). 특히 기존의 KURT 주변 YS시추코아들에서는 지하수 화학분석결과와 열역학데이타를 이용한 계산에서만 추정되었던 몬모릴로나이트와 카올리나이트가 확인되었다 .
21 범위의 알루미나 포화지수를 갖는다. 전체적으로 SiG성분이 증가함에 따라, TiOs, AhO₃, MgO, FeOT, CaO, RQ5는 감소하는 경향을 보이면서 K?O는 증가하는 일반적인 화강암의 분화경향을 나타낸다. 총 REE함량은 19.
신선한 모암의 장석은 알바이트에서 올리고클레이 스까지의 조성을 보이고 흑운모는 앤 나이트와 흑운모사이의 좁은 범위의 조성을 보이면서 A1 이 결핍돤 조성을 보인다. 전체적인 연구지역 화강암의 SiO₂의 함량은 66.4~ 75.0%로 산성암에 해당되며, 지화학적으로 칼크-알칼린계열 및 I-type에 속하면서 과알루미나 성질을 나타내고, 0.96~1.21 범위의 알루미나 포화지수를 갖는다. 전체적으로 SiG성분이 증가함에 따라, TiOs, AhO₃, MgO, FeOT, CaO, RQ5는 감소하는 경향을 보이면서 K?O는 증가하는 일반적인 화강암의 분화경향을 나타낸다.
전체적으로 SiG성분이 증가함에 따라, TiOs, AhO₃, MgO, FeOT, CaO, RQ5는 감소하는 경향을 보이면서 K?O는 증가하는 일반적인 화강암의 분화경향을 나타낸다. 총 REE함량은 19.1 ~ 108.0ppm의 범위를 나타내며, 시추코아의 단열대 시료를 제외하고는 (L&Yb)N의 비율이 2.1 ~37.3으로써, LREE가 부화되고 HREE가 결핍된 양상을 보이면서, 낮은 Eu이상 (Eu/Eu*=0.38~0.88)을 나타낸다. 시추코아의 단열대 및 변질대에서 논 일라이트, 로먼타이트, 녹니석, 녹염석, 몬모릴로나이트, 카올리나이트 등의 단열 충전 광물들이 감정되었다(Fig.
1). 특히 기존의 KURT 주변 YS시추코아들에서는 지하수 화학분석결과와 열역학데이타를 이용한 계산에서만 추정되었던 몬모릴로나이트와 카올리나이트가 확인되었다 . 로먼타이트와 방해석이 가장 광범위하게 산출되며, 일라이트는 산출양은 많지 않으나 산출빈도는 가장 높다.

후속연구

제시된 봐 있다. 제안된 한국형처분시스템이 사업화 단계에서 직접 설계에 이용되기 위해서는 처분 심도와 유사한 환경에서 직접적인 현지 실증시험을 거쳐 전체적인 검증이 이루어져야 한다. 따라서 실제 처분환경에 접근한 현장 실험을 위하여 한국원자력연구소 부지내에 고준위 폐기물처분기술개발을 위한 지하처분연구시설(KURT)이 2006년 11월에 완공되어(총연장 255m의 지하터널, 진입터널 180m, 연구모듈 75m, 지표로부터의 심도 90m) 현재 활발한 연구가 수행 중에 있다.

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