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제안 방법
- KURT 건설 시 발파에 의해 발생하는 암반 손상대의 규모를 평가하기 위해 실험실 실험과 현장시험을 실시하였다. 실험실 실험 결과 터널 벽면에서의 손상대 발생 경계는 터널에서 1.
- 굴착을 위한 발파에 의해 손상되는 암반은 원래의 열적, 역학적 물성과는 차이를 가지게 된다 균열 발생에 의한 손상구간의 열적 물성 변화는 실험실 및 현장에서 정확하게 측정하는 것이 어렵기 때문에 모델링 기법을 활용하여 손상구간의 열적 물성 변화를 추정하였다. 손상대의 발생을 예측하기 위해 균열 발생을 모사할 수 있는 PFC코드를 이용한 모델링을 실시하였다.
- 근계 암반영역 내 실시간 동적거동 모니터링을 위해 AE 계측장비를 KURT 내에 구축하였다. 암반 내 탄성파의 발생과 손상대의 동적물성 분석을 위한 전용 impact hammer를 개발 및 제작하고 현장실험을 수행하였다(그림 3.
- 현장실험의 준비 및 실험 결과의 해석을 위해서는 터널의 굴착 전과 후의 암반 내 열, 수리, 역학적 초기조건에 대한 이해가 반드시 필요하다. 본 연구에서는 지질특성, 암반의 열, 수리, 역학적 물성, 지하수위 자료의 분석을 통해 KURT 주변 암반의 열, 수리, 역학적 특성 변화를 분석하였다 (표 3.1). 분석된 물성 특성과 대기 및 벽면 온도를 이용하여 굴착 후 암반 내에서의 시간에 따른 온도 변화를 계산할 수 있었다.
- 1). 분석된 물성 특성과 대기 및 벽면 온도를 이용하여 굴착 후 암반 내에서의 시간에 따른 온도 변화를 계산할 수 있었다. 지표면 부근 심도 2.
- 비정상 과열 상태에서의 열-역학적 거동 평가를 위해 2010년 히터 온도를 120℃ 까지 상승시키면서 암반에서의 온도 분포 변화, 응력변화, 터널 벽면과 히터공 내의 온도 변화 및 히터시험구간에서의 대기 온도 및 습도변화를 측정하였다.
- , 2009). 선형장약량을 이용한 경험식에서 상대적으로 작은 손상대 발생을 예측하였다. 시험구간에 설치된 9개 시추공에서 회수된 암석코아에 대한 관찰 결과, 발파의 영향을 받은 구간(0~2m)에서의 RQD 값은 발파영향을 받지 않은 구간(2m~)에 비해 약 20% 낮게 나타났다.
- 굴착을 위한 발파에 의해 손상되는 암반은 원래의 열적, 역학적 물성과는 차이를 가지게 된다 균열 발생에 의한 손상구간의 열적 물성 변화는 실험실 및 현장에서 정확하게 측정하는 것이 어렵기 때문에 모델링 기법을 활용하여 손상구간의 열적 물성 변화를 추정하였다. 손상대의 발생을 예측하기 위해 균열 발생을 모사할 수 있는 PFC코드를 이용한 모델링을 실시하였다. 실제 KURT 굴착에 사용된 발파설계 및 폭약의 특성을 이용하여 발파 후 손상대의 규모 및 특성을 평가할 수 있었으며 이를 현장 측정 결과와 비교, 검증하였다.
- 근계 암반영역 내 실시간 동적거동 모니터링을 위해 AE 계측장비를 KURT 내에 구축하였다. 암반 내 탄성파의 발생과 손상대의 동적물성 분석을 위한 전용 impact hammer를 개발 및 제작하고 현장실험을 수행하였다(그림 3.3). AE 기법의 현장적용을 위해 웨이브 가이드에서의 신호변화 특성을 실내 실험을 통하여 정량화를 하였고 균열 발생 시 생성되는 AE 데이터를 대상으로 Moment tensor법을 적용하여 균열의 발생위치, 파괴유형 및 방향성을 분석하는 연구가 진행 중에 있다.
- 선진핵주기에 대한 국가연구개발 사업 추진에 따라 건식재처리 과정에서 발생하게 되는 금속폐기물, 세라믹폐기물, off-gas 폐기물과 중수로 사용후핵연료, 연구용 원자로인 하나로 폐기물, 원전 해체시 발생하는 장반감기 폐기물을 복합처분하기 위한 처분시스템의 개발이 요구되었다. 이를 위해 각 폐기물의 특성 및 방사선원항을 평가하고 용기의 부식, 열적 안정성 및 구조적 안정성 평가를 실시하였다. 이를 바탕으로 복층처분개념과 장기저장+처분을 기반으로 하는 그림 2.
- 손상대의 영향이 잘 나타날 것으로 예상되는 터널 벽면으로부터 1∼2 m 이내의 구간에 대한 투수계수 변화를 측정을 위해서는 패커 간격이 좁아야 한다. 이를 위해 시험 간격을 수 십 cm 이하로 줄인 시험 장치를 자체 설계, 제작하였다(그림 3.4). 소구간의 투수계수를 측정하기 위해, 물 대신 질소 기체를 사용하는 측정 시스템을 개발하고 KURT 손상구간의 수리특성 평가에 활용하고 있다.
- 2 는 KURT 위 개요도를 보여준다. 터널 굴착은 조절발파기법을 통해 이루어졌으며 록볼트, 숏크리트, 콘크리트 라이닝과 같은 지보가 설치된 후의 최종 터널 크기는 6m x 6m 가 되도록 설계되었다. 유입되는 지하수의 양은 하루 약 25톤 정도이다.
- 본 연구에서는 KURT 암반을 대상으로 다양한 암석역학 관련 연구들이 수행되었다. 현장시험, 실험실 실험, 모델링을 통해 근계 영역 암반의 역학적, 열적, 수리적, 동적 특성 평가가 수행되었다. 이러한 암석역학 관련 연구 결과들은 열이 발생하는 고준위폐기물을 지하 심부 암반에 처분 하는 경우 예상되는 열, 수리, 역학적, 화학적 복합거동에 대한 이해 및 처분 시스템 설계를 위한 장기 안정성 평가에 활용될 수 있을 것이다.
- KURT의 최대 심도는 90m 로서 연구모듈은 비교적 양질의 암반에 위치하고 있다. 효율적인 심도 확보를 위해 10% 하향 터널을 굴착하였으며 풍화암이 나타나는 입구부 40m 는 콘크리트 라이닝을 설치하였다. 그림 3.
데이터처리
- 손상대의 발생을 예측하기 위해 균열 발생을 모사할 수 있는 PFC코드를 이용한 모델링을 실시하였다. 실제 KURT 굴착에 사용된 발파설계 및 폭약의 특성을 이용하여 발파 후 손상대의 규모 및 특성을 평가할 수 있었으며 이를 현장 측정 결과와 비교, 검증하였다. 균열 발생에 의한 열 전달 특성을 고려함으로써 손상구간에서의 열전도도 변화를 추정할 수 있었다.
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