초록 ▼

본 연구는 사용후핵연료의 심지충 처분을 위한 공학적 방벽으로서 처분용기, 완충재, 뒷채움재의 요건을 확립하기 위하여 국내에서 얻어진 실험결과 및 외국의 사례를 조사하여 국내 처분환경에서 그들이 갖추어야 할 요건을 검토하였다. 국내에서 고려하고 있는 처분용기는 용기당 PWR 사용후핵연료 집합체 4개 또는 CANDU 사용후핵연료 297 다발을 수용할 수 있어야 한다. 이 처분용기는 사용후핵연료가 장기간 지하 심부에 누출되지 않도록 내부식성을 가져야 하며, 처분환경에서의 열적, 기계적 응력에 견딜 수 있어야 한다. 용기의 최소수명을 1,

본 연구는 사용후핵연료의 심지충 처분을 위한 공학적 방벽으로서 처분용기, 완충재, 뒷채움재의 요건을 확립하기 위하여 국내에서 얻어진 실험결과 및 외국의 사례를 조사하여 국내 처분환경에서 그들이 갖추어야 할 요건을 검토하였다. 국내에서 고려하고 있는 처분용기는 용기당 PWR 사용후핵연료 집합체 4개 또는 CANDU 사용후핵연료 297 다발을 수용할 수 있어야 한다. 이 처분용기는 사용후핵연료가 장기간 지하 심부에 누출되지 않도록 내부식성을 가져야 하며, 처분환경에서의 열적, 기계적 응력에 견딜 수 있어야 한다. 용기의 최소수명을 1,000년으로 하되, 물이 용기 내부로 침투하여도 미핵임계 상태를 유지하여야 한다. 완충재가 가져야 하는 요구사항은 완충재의 수리전도도와 핵종의 이동성은 암반보다 작아야 하며, 처분용기벽의 온도를 100℃를 이하로 유지하기 위하여 열전도도가 커야 한다. 완충재의 조성과 두께는 핵종유출, 열역학적 성능, 경제성 및 처분용기의 부식으로 인한 팽윤 등을 고려하여 결정하여야 한다. 뒷채움재는 투수율이 암반보다 크지 않아야 하며, 굴착되었던 터널을 장기간 잘 지탱하고, 완충재의 상방향 팽윤을 저지하기 위해 압축성이 낮아야 한다. 현재 국내에서 고려하고 있는 기준시스템의 경우, 내부식성 용기재질이 국내 지하수 환경에서 1000년이상 견딜 수 있을 것이며, 주변응력에도 견딜 수 있을 것으로 예측된다. 완충재는 약 건조밀도 1.6 Mg/m3을 갖는 벤토나이트 블록의 경우 위에서 제시한 요건을 대부분 만족하지만 장기간 경과한 후에도 이들에 대한 건전성이 보장되어야 한다. 또한, 경제성뿐 아니라 핵종 저지방벽 중 가장 열전도도가 낮은 완충재의 열전도도를 높이기 위한 모래의 첨가도 연구되어야 할 것이다.

Abstract ▼

To acquire requirements of engineered barriers such as metal container, buffer and backfill materials for the stable disposal of spent nuclear fuels in a deep repository, their domestic experimental data and foreign reports were investigated in this study. A disposal container can contain 4 assembli

To acquire requirements of engineered barriers such as metal container, buffer and backfill materials for the stable disposal of spent nuclear fuels in a deep repository, their domestic experimental data and foreign reports were investigated in this study. A disposal container can contain 4 assemblies of PWR spent nuclear fuels or 297 bundles of CANDU spent nuclear fuels, and it also have resistance to chemical corrosion, thermal stress and mechanical stress in order to prevent the release of radionuclides during a long term of disposal of spent nuclear fuels in the repository. Container can have a robust durability of 1000 years and spent nuclear fuels in the container arranges to maintain a nuclear subcriticality of spent nuclear fuels to be wetted due to ground water to be penetrated into container. Buffer must have the lower hydraulic conductivity and diffusion velocity of radionuclides compared with those for the host rock, and a higher thermal conductivity to keep the surface temperature of the container lower than 100℃. The composition and thickness of buffer must be determined by considering the release of radionuclides, thermal properties and economics of the buffer material, and pressure build-up inside the disposal cavity due to the corrosion of container. The backfill must have a hydraulic conductivity not to be higher than that of the host rock and support the tunnel to keep its long term stability, and also the buffer must have a low compressibility to resist the swelling pressure of the buffer toward the buffer itself. Considering the design features of the standard disposal system of spent nuclear fuels considered at present time, the container material has a good corrosion resistance of over 1000 years under domestic environmental conditions and well enough stress resistance due to stress surrounding the container. The buffer of bentonite block with density of about 1.6 Mg/m3, which can be made of Kyungju bentonite, well meets the conditions of buffer described above, but its stability after a long period of disposal should be studied.

목차 Contents

• 제1장 서 론 ------------------------------------------------------- 13
  
  제2장 국내 near field 조건 ------------------------------------------ 19
  1. 사용후핵연료 -------------------------------------------------- 19
  2. 지하수 -------------------------------------------------------- 20
  3.국내 화강암반의 특성 ------------------------------------------- 21
  
  제3장 처분용기 ------------------------------------------------------ 22
  1. 각 국의 처분용기 ---------------------------------------------- 23
  2. 한국의 방사성물질 운반용기의 기술기준 ------------------------- 42
  3. 처분용기의 요건 ----------------------------------------------- 43
  
  제4장 완충재 -------------------------------------------------------- 46
  1. 각 국의 완충재 ------------------------------------------------ 48
  2. 완충재의 설게시 고려사항 -------------------------------------- 65
  3. 완충재의 요건 ------------------------------------------------- 73
  
  제5장 뒷채움재 ------------------------------------------------------ 76
  1. 각 국의 뒷채움재 ---------------------------------------------- 76
  2. 뒷채움재의 설게시 고려사항 ------------------------------------ 78
  3. 뒷채움재의 요건 ---------------------------------------------- 83
  
  제6장 결 론 ------------------------------------------------------- 84
  
  참고문헌 ---------------------------------------------------------- 86