보고서 정보
주관연구기관 |
한국원자력연구소 Korea Atomic Energy Research Institute |
연구책임자 |
이한수
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참여연구자 |
최용호
,
최희주
,
강희석
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2002-04 |
주관부처 |
과학기술부 |
사업 관리 기관 |
한국과학재단 Korea Science and Engineering Foundtion |
등록번호 |
TRKO200900073377 |
DB 구축일자 |
2013-04-18
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초록
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원전주변 방사성물질 오염 및 방사능 축적 경향 평가기반 구축을 위하여 전체 업무를 다음의 5가지로 구분하여 수행하였다. 과거 측정기록으로부터 고리원전 주변 지하수 및 지표 시료의 방사능 추이 분석, 과거 측정 자료의 신뢰도 확인 및 새로운 측정 자료 확보를 위한 토양 및 지하수 추가 보완 시료 채취 및 분석, 환경에서의 축적 경향 파악을 위한 토양/지하수 중 방사능 이동 및 침투 특성 파악, 기체 방사성 핵종 방출량과 환경 시료 중 농도와의 상관 관계를 밝히기 위한 모델 개발, 주변 주민 피폭선량 평가를 위한 주요 입력변수 결정 방
원전주변 방사성물질 오염 및 방사능 축적 경향 평가기반 구축을 위하여 전체 업무를 다음의 5가지로 구분하여 수행하였다. 과거 측정기록으로부터 고리원전 주변 지하수 및 지표 시료의 방사능 추이 분석, 과거 측정 자료의 신뢰도 확인 및 새로운 측정 자료 확보를 위한 토양 및 지하수 추가 보완 시료 채취 및 분석, 환경에서의 축적 경향 파악을 위한 토양/지하수 중 방사능 이동 및 침투 특성 파악, 기체 방사성 핵종 방출량과 환경 시료 중 농도와의 상관 관계를 밝히기 위한 모델 개발, 주변 주민 피폭선량 평가를 위한 주요 입력변수 결정 방법 표준화(안) 도출로 연구 범위를 세분하고 2년간 수행하였다. 고리 원자력발전소 주변 환경 방사능 농도는 한국전력공사와 한국원자력안전기술원에 의해 측정되고 있다. 과거 10년 간의 고리발전소 주변 환경 시료 분석 보고서 및 방사선 관리 연보를 확보하여 방사능 변화 추이와 방사성 핵종 방출 자료를 분석하였다. 이들 핵종들 중 반감기가 어느 정도 긴핵종, 환경에서 측정되고 있는 핵종, 원전 가동 이력을 나타낼 수 있는 핵종, 환경에 축적 특성을 나타내는 핵종 등을 고려하여 H-3와 Cs-137을 선정하였다. 플루토늄 동위원소들인 Pu-238과 Pu-239,240의 경우 발전소 주변에서 측정된 Cs-137 방사능이 원전 혹은 global fallout에 의한 것인지를 판단하기 위하여 조사하였다. 기존에 측정된 환경 방사능 값들의 적절성을 확인하고 시료 채취 위치에 따른 환경 방사능의 변화 등을 비교하기 위하여 고리 원전 주변 토양 및 지하수 시료를 추가로 채취하여 측정하였다. 시료 채취 지점을 선정하기 위하여 1999년도 바람장미를 분석하여 결정하였다. 풍하방향을 고려하여 선정된 고리 발전소 북쪽 방향에서 3곳을 선정하였으며, 이들 3 지점으로부터 지하수, 지표수 및 토양을 채취하였다. 지하수는 깊이가 10 m 이내인 주변의 우물로부터 채취하였다. 고리 원전 주변의 깊이별 Cs-137 농도 분포를 측정하기 위해 토양시료 채취기를 제작하였다. 고리원전 주변 3지점에서 토양시료를 채취하여 토양 깊이별 Cs-137과 Cs-134 농도를 측정하고, 토양 성분을 분석하였다. 또한, 토양/지하수 중의 방사성 핵종의 이동 및 침투 특성을 분석하기 위하여 다공성 매질에서의 지하수 이동, 분산, 흡착 등이 고려된 지하 핵종 이동 방정식의 해들을 구하였다. 이해를 이용하여 Cs-137 지하 이동 특성을 해석하였다. 고리 부지에서 측정되는 삼중수소는 원자력발전소로부터 방출된 것과 자연환경 중에 존재하는 것의 합이다. 따라서, 삼중수소의 자연 방사능 값은 시간과 지역에 따라 변하기 때문에 이를 예측하기 위한 모델링을 하였다. 자연 환경 중의 삼중수소 농도를 예측하기 위하여 지구 전체를 7개의 격실로 나누어 대기 중 삼중수소가 물과 함께 순환한다고 가정한 글로벌 삼중수소 순환 모델을 이용하였다. 또한, 발전소로부터 방출된 삼중수소의 거동을 모델링하기 위하여 고리 주변 환경을 14개의 격실로 구분하였다. 각 격실 사이의 물질 전달 계수를 구하였다. 격실 사이의 핵종 이동은 동적 격실 모델을 이용하였다. 개발된 모델들의 계산 결과 검증을 위하여 고리 원전 주변에서 측정된 삼중수소 농도와 비교하였다. 피폭선량 계산 코드에 사용되는 입력변수를 분석하였다. 즉 , 부지특성인자, 사회환경인자, 그리고 핵종특성인자에 대한 기존 자료를 검토하였다. 주변 주민 피폭선량 평가 입력자료의 표준화 방법론 개발을 위하여 국내 4개 부지 원전 ODCM 입력자료를 포함한 미국 및 캐나다의 입력자료를 분석하였다. 결정핵종, 결정장기, 경로분석을 위해 K-DOSE 60 프로그램을 이용하여 입력자료의 민감도 분석을 수행하였다. 입력변수 민감도 분석결과를 바탕으로 주요 인자에 대한 입력자료 결정방법론 표준안이 개발되었다. 온라인 환경방사선 감시장치 경보설정 방법론 개발을 위한 국내.외 환경방사선량의 관련 규정 등을 살펴보았다. 또한 고리부지 주변에 설치된 감시기에서 이상치 발생 기간에 고리 원전에서 기체 방사성 폐기??출량과 선량율 측정차료('98 - '00년 자료 이용)간의 상관성을 파악하였다. 기상현상 및 감시기 H/W적인 오동작 사례분석으로 비방사성 환경요인에 의한 감시기 측정 이상치를 도출하였다. 또한 이러한 비방사성 환경요인에 의한 ERMS 측정 이상치 분석자료를 토대로 ERMS 자료 분석기준과 경보치 설정 방법을 제시하였다. 1차년도에는 국내외 방사선방호 관련 규제 현안, 원자력안전기술원의 방사선방호 관련 정기검사 결과 분류, 국내 가압경수로 운전 성능지표, IAEA의 PSR관련 안전 인자, 국내 주기적 안전성 평가 관련 규정 및 원자력안전기술원의 방사선학적 성능지표 등을 통하여 주기적 안전성 평가에서 활용할 수 있는 방사선 안전 성능지표를 설정하였으며, 각 성능지표에 대하여 PSR에서 활용예상도를 평가하였다. 2차년도에는 1차년도에 설정된 방사선 안전 성능지표에 대하여 국내 발전소 운전 특성에 따른 성능지표의 거동특성을 파악하였다. 또한 선정된 성능 지표에 대하여 PSR관련 규정의 평가인자와의 연계성을 분석하였다. 방사선감시계통에 대하여 성능평가 및 경보설정 기준 분석을 하였다. 방사선감시계통의 경보설정 현황조사, 국내원전운영실적(선량율 및 공기중 농도)을 고려한 경보설정 방법론 개발 그리고 설정된 경보의 원전 적용성 평가를 하였다.
Abstract
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The work was divided into 5 scopes to establish the basis for the assessment of contamination and accumulation trends of radioactive material in the environment around the nuclear power plants. The five work scopes include the followings. The changes of radioactives in surface water and groundwater
The work was divided into 5 scopes to establish the basis for the assessment of contamination and accumulation trends of radioactive material in the environment around the nuclear power plants. The five work scopes include the followings. The changes of radioactives in surface water and groundwater were analyzed using the past measurement data. New samples of groundwater and surface water around Kori NPP were analyzed to confirm the previous data validate the results of modeling. The characteristics of migration of radinuclides in the soil and groundwater were studied to check the accumulation trends of them in the environment. A mathematical model was develped to derive a relationship betewen the release rates of gas phase radinuclides and the concentrations in the environmental samples. A standard method to determine the input parameters of importance necessitated for the evaluation of individual and population doses was derived. These work scopes had been conducted for 2 years. The concentrations of radinuclides in the environmental samples have been measured by both KEPCO and KINS. The discharge rates of radionuclides and the trends of concentration changes were analyzed from past 10 year annual reports on the radiation management and environmental radiation of Kori nuclear power plants. Tritium and Cs-137 were selected among the radionuclides in the report considering long half-lives, data availability, and the property of accumulation in the environment. The radioactivities of Plutonium isotopes, Pu-238, Pu239, Pu-240, were analyzed to know whether Cs-137 found around Kori site was originated from the nuclear power plants or global fallout. New samples of soil, groundwater, and surface water around Kori site were analyzed to confirm the previous measurement data and compare the changes of radioactivities depending on the position. Sampling positions were determined form the analysis of the wind rose in 1999. Three point at the northern part of Kori site were selected considering the direction of major downwind. Samples of groundwater, surface water, and soil were collected. The groundwater samples were taken out from 10m deep wells. A soil sampler was fabricated to measure the Cs-137 and Cs-134 in soil sampled from 3 locations were measured, and the compositions of soil were analyzed. The analytical solutions of migration equations were obtained to figure out the characteristics of migration of radionuclides in groundwater. Using the analytical solution, the properties of Cs-137 migration were analyzed. Tritium measured around Kori site was the sum of tritium from the NPPs and that naturally occurred. Since the radioactivity of tritium in the environment changes according to time and the location, a model was introduced to estimate it. The global tritium cycling model with 7 compartment model was used to estimate the concentration of tritium in the environment under the sasumption that tritium is cycling with water. Also, the environment around Kori nuclear power plants was divided into 14 compartment to model the behavior of tritium released from the nuclear power plants. The transfer coefficients between the compartments were derived. A dynamic compartment model was used to calculate the tritium transfer between the compartments. The calculation results were compared with the measurement data to validate the modeling. The input data of the computer code for the calculation of radiation exposure rates were analyzed. That is to say, the previously used input data related to the site characteristic factors, sociological factors, and radionuclide characteristic factors were reviewed. ODCM input data of 4 nuclear power plant sites as well as input data used in the USA and Canada were analyzed in order to develop a standard methodology to supply the input data for the assessment of the individual dose rates. The sensitivity analysis of input parameters was conducted using K-DOSE 60 computer code to determine the critical radionuclide, organs, and pathway. A standard methodology to supply input data was developed based upon the results of sensitivity analysis. Domestic and foreign regulations relating to the level of environmental radiation were reviewed in order to develop the methodology of setting alarm point for online environmental radiation monitoring system. Also, data from the monitoring system installed around Kori-site were analyzed. Purge emission of gaseous radioactive wastes from Kori nuclear power plant during the occurrence of outliers, the dose rate which went beyond the usual deviation range, and the emission volume of radioactive wastes and the dose rate measurements (1988~2000 data) were correlated. Outliers from non-radioactive envrionmental factors were extracted by investigating meteorology and the mechanical malfunctioning of the monitoring system. Also, based on the analysis data of outliers of ERMS measurements by those non-radioactive environmental factors, we suggested the criteria for ERMS data analysis and the method for setting alarm point. In the first year, performance indicators for radiation safety are developed based on the pending problems inradiation protection in NPPs, the results of O/H of NPPs, performance indicators for Korean NPPs and radiological performance indicators developed in KINS. For each performance indicator, the applicability in PSR was estimated. In the second year, the yearly behaviors of each performance indicator and the tendency were analysed. Finally, the relationships between the performance indicators and the regulations for the PSR were analysed. The evaluation of Radiation Monitoring System(RMS) performance and analysis of the alarm/warn set-point of RMS and the development of new alarm/warn set-point of RMS were done. And the application of methodology of alarm/warn set-point determination for other nuclear power plant was evaluated.
목차 Contents
- 제 1 장 서론...43
- 제 2 장 국내.외 기술개발 현황...47
- 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...54
- 제 1 절 원전주변 방사성물질 오염 및 축적경향 평가 기반구축...54
- 1. 고리원전 주변 지하수 및 지표시료 방사능 추이 분석...54
- 2. 토양, 지하수 추가 보완 시료채취 지점 선정 및 시료채취...58
- 3. 토양/지하수 중 방사능 이동 및 침투 특성 파악...82
- 4. 고리원전 기체 방사성폐기물 방출실적과 환경 방사능측정 결과와의 상관관계 도출...91
- 5. 원전 주민 피폭선량 평가 입력변수 결정방법 표준화...119
- 제 2 절 온라인 환경방사선 감시기 경보설정 기반기술 확보...184
- 1. 개요...184
- 2. 환경방사선 감시기 운영현황...185
- 3. 일반적인 환경방사선 분포...193
- 4. 고리원전 주변 환경방사선 감시기 측정자료 분석...196
- 5. ERMS 자료 분석기준 및 경보치 설정...223
- 6. 연구결과 요약 및 활용계획...235
- 제 3 절 방사선 안전 성능지표의 설정...236
- 1. 방사선방호 관련 규제현안...236
- 2. PSR을 위한 방사선 안전 성능지표의 설정...247
- 3. 방사선 안전 성능지표의 중요도 및 활용예상도 평가...282
- 4. PSR관련 안전인자와 방사선 안전 성능지표와의 연계성 분석...303
- 5. 결론...315
- 제 4 절 방사선 감시계통의 성능평가 및 경보설정...317
- 1. 방사선 감시계통의 성능평가 및 경보설정 기준 분석...317
- 2. 방사선 감시계통의 경보설정 현황조사...326
- 3. 국내원전 운영실적을 고려한 경보설정 방법론 개발...330
- 4. 설정된 경보의 원전 적용성 평가...347
- 제 4 장 연구개발 목표 달성도 및 대외 기여도...352
- 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...357
- 제 6 장 참고문헌...359
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