2. 사업의 목적 및 필요성 세계적으로 원자력발전 선진국들은 이제 한계수명에 도달한 원자력시설들을 해체해야 할 시점에 놓여있다. 이 일을 체계적으로 수행하기 위해 프랑스에서는 CIDEN를 설립하여 해체관리 업무를 전담시키고, 영국은 NDA (원자력시설 해체사업공사)를 2005년에 설립해 국가차원에서 종합적으로 정책 및 사업계획을 수립해 가고 있다. 우리나라도 최근에 방사성폐
문서암호 : www.kosen21.org
요 약 문
1. 제목 : 해체 원자력발전소의 금속폐기물 제염 및 재활용 기술
2. 사업의 목적 및 필요성 세계적으로 원자력발전 선진국들은 이제 한계수명에 도달한 원자력시설들을 해체해야 할 시점에 놓여있다. 이 일을 체계적으로 수행하기 위해 프랑스에서는 CIDEN를 설립하여 해체관리 업무를 전담시키고, 영국은 NDA (원자력시설 해체사업공사)를 2005년에 설립해 국가차원에서 종합적으로 정책 및 사업계획을 수립해 가고 있다. 우리나라도 최근에 방사성폐기물관리공단을 설립하여 체계적으로 방사성폐기물을 관리해 나갈 여건이 조성되었다. 한국은 1970년대 후반부터 시작한 상용 원자력발전이 원자로 설계수명기한인30년을 지나가고, 연구용원자로인 TRIGA 도 퇴역함에 따라, 원자력시설 제염해체가 실제적인 문제로 대두되기 시작했다. 고리 1호기가 법적 수명을 다하는 2017년 이후에 원자력발전소의 해체사업을 본격적으로 수행하기 위해서는 지금부터 관련기술의 연구개발 및 확보, 정책방향 수립 등의 준비작업을 철저히 수행해야 할 것이다. 원자력시설 해체 시에는 많은 양의 방사성폐기물이 발생하며, 금속, 콘크리트, 토양 등 그 종류 또한 다양하다. 그 중에서 고급재료인 금속류를 재활용할 수 있다면 폐기물의 양을 크게 줄일 수 있을 뿐 아니라 자원재활용의 경제/ 환경적 이익이 크므로 각국에서 관련기술을 열심히 개발하고 있다. 한국에서도 원자력발전소의 해체작업 시 발생되는 막대한 량의 금속폐기물을 재활용하기 위하여 기술적 가치나 활용성이 뛰어난 제염기술을 확보하기 위해 노력해야 하며, 사전에 관련기술들을 연구개발하고 개선하여 국내 독자적인 능력으로 해체작업을 수행하기 위해 준비하여야 한다.
3. 사업의 내용 및 범위 원자력발전소를 해체했을 때 발생하는 금속폐기물의 발생현황을 조사하고, 이 들 금속폐기물 제염 및 재활용 기술에 대해 검토하고 재활용방안을 제안하고자한다. 우선, 원자력발전소의 금속폐기물 발생현황을 유럽국가를 중심으로 살펴볼 때, 2060년까지 유럽에 원자력시설을 해체할 때 발생할 금속폐기물양은 스테인레스강 30만톤, 철강 100만톤, 알루미늄과 구리가 3만톤 수준으로 예상된다. 원자력 시설의 유지, 보수나 수명을 다한 뒤 해체하는 경우에 막대한 양의 방사성 금속폐기물이 발생하게 되는데, 우리나라도 이를 처리하여 방사성 폐기물 용기재료나 처분장 구조재 등으로 재사용함으로써 폐기물 양을 감소시키고 산업적으로도 자원 재활용 효과를 얻을 수 있는 재사용 방법을 제시하였다.
재사용 제염기술로는 화학제염, 전해제염, 초음파제염, 진동연마법, 용융제염법 등이 있으며, 이중 용융제염법은 원자력 시설의 유지 및 보수 그리고 원전 해체 시 다량으로 발생하는 금속폐기물의 부피를 크게 줄일 수 있는 기술이다. 특히 폐기물의 대부분은 열교환기, 습분 분리기, 증기발생기와 같은 크기가 큰 장치로부터 발생되므로 최종 처분 시 처분공간을 많이 점유하게 된다. 또 압력용기의 탄소강, 스테인레스강 및 인코넬 등과 같은 재활용 가치가 큰 물질을 함유하고 있다. 따라서 오염된 금속폐기물을 용융 제염함으로써 최종처분시설 공간을 절약하는 동시에 가치 있는 금속을 회수하는 것이 가능하다. 금속폐기물 재활용방안은 금속종류별로 나누어 살펴보면, 스테인레스강은 캐니스터나 폐기물 드럼 등으로 재활용하고, 탄소강은 CIDBOX나 ISO 컨테이너 등을 제작하는데 재활용할 수 있다. 해체시 발생하는 스테인레스강 조각을 용융과 압연 공정을 거쳐 유리화 폐기물을 담는 스테인레스강 용기로 만든다. 원자력 시설 해체로부터 발생하는 방사성 탄소강은 중?저준위 폐기물을 위한 주철 처분용기(CIDBOX)로 활용한다. 스테인레스강 압연은 LLW의 금속을 사용하여 저장시설에서 ILW의 저장과 처분을 위해 사용되는 폐기물 드럼으로 제조한다. 탄소강 압연은 ISO 컨테이너로 제조가능하며 ISO 컨테이너는 방사성 물질 수송에만 사용된다. 탄소강 연속 주조(Reinforcement bar) 로 강화 막대는 시설해체시 발생하는 방사성탄소강으로 제조한다. 제조된 강화 막대는 콘크리트 처분 컨테이너에 상업적 강화 막대를 대신하여 사용한다. 입자 형태의 주철은 시설 해체시 발생하는 방사성 탄소강으로 제조할 수 있다. 제조된 입자는 드럼에서 폐기물의 고정화 및 충진을 위해 사용되는 시멘트 모르타르속에 모래를 대신하여 사용한다.
4. 정보조사 결과 방사성금속폐기물 재사용제염 기술로 개발된 화학제염, 전해제염, 초음파제염, 진동연마법, 용융제염법등에 대해 특징 및 기술을 비교를 해본 결과 용융제염법이 가장 중점적으로 활용되며 상업기술로 합당하였다. 유럽, 미국, 일본 등에서 활발히 연구되어져 온 용융 기술은 직접 처분방법에 비해 부피 감용비가 가장 높다. 또한, 휘발성 핵종이나 금속과 반응성이 적은 핵종을 슬래그속에 포집하여 제염하거나, 방사성 핵종들을 주괴에 균일하게 분포시키고 금속결정격자 속에 고정화시킬 수 있기 때문에 보다 안정화시킬 수 있는 장점이 있다. 이 슬래그는 수집하여 최종적으로 땅속에 처분하게 된다.용융제염법은 유도전류 용융법, 플라즈마 용융법, 전기아크용융법 등으로 세분할 수 있는데, 대상금속의 종류 성상등에 따라 효율적인 기술이 다르므로 각 기술별 특징 및 효율, 요소핵심기술, 개선해야 할 사항 등을 조사하였다. 균일화된 금속물질은 주괴 (ingot)나 블록등의 배열이나 저장이 용이하고 제철소에서 재활용 가능한 형태로 주조된다. 또한 원자력시설에서 차폐제 (shielding)나 폐기물이송, 폐기물 용기등으로 재활용될 수 있다. 기술의 적용사례를 살펴보면 상용 원자력발전소 해체를 위한 금속 제염 및 재사용기술은 최근에 현장성을 가지기 시작했지만, 기본적인 관련기술은 이미 1950년대 미국에서 군사무기 및 핵연료가공분야에서 개발되기 시작해서 연구용원자로 및 핵연료가공시설 해체등을 통해 급속히 공학적 기술로 성장하였다. 또한, 자동차산업, 금속 및 재료산업계에서 특정 금속의 분리, 정제, 회수등을 목적으로 사용하는 기술들은 방사성금속폐기물 제염 및 재활용을 위한 기술들과 기본 개념이 나 기술특성이 같다. 프라즈마 용융이나 레이저 가공 등 다양한 최신 기술들은 원자력 제염분야에 활용성이 충분하였다.
5. 정보조사의 활용계획 우리나라 원자력발전소의 향후 해체에 대비하여 해체시 발생되는 방사능 오염 금속폐기물의 재활용을 위하여 가장 안전하면서 효율적인 제염 및 재활용기술을 확보하고 발생원 및 금속폐기물 종류별로 합리적인 재활용 방안과 공정을 마련하는데 지침으로 활용될 수 있다.
? 목 차
제1장 서 론
제2장 국내외 기술개발 현황 2.1 해외 금속폐기물관리 및 기술개발 현황 2.2 국내 해체사업 및 기술개발 현황
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