Effect of engineered barriers on the leach rate of cesium from spent PWR fuel

가압경수로 사용후핵연료 중 세슘의 침출에 미치는 공학적 방벽 영향

To identify the effect of engineered barriers on the leach rate of cesium from spent PWR fuel under a synthetic granitic groundwater, the related leach tests with and without bentonite or metals have been performed up to about 6 years. The leach rates were decreased as a function of leaching time and then became a constant after a certain period. The period in a bare spent fuel was much longer than that with bentonite or metal sheets. The cumulative fraction of cesium released from the spent fuel with bentonite or with copper and stainless steel sheets was steadily increased, but the fraction from bare fuel was rapidly and then sluggishly increased. However, the values deducted its gap inventory from the cumulative fraction of cesium released from the bare fuel was almost very close to the others. These suggest that the initial release of cesium from bare fuel might be dependant on its gap inventory and the effect of engineered barriers on the long-term leach rate of cesium would be insignificant but the rate with engineered barriers could be reduced in the initial transient period due to their retardation effect. And the long-term leach rate of cesium from spent fuel in a repository would be approached to a constant rate of $2\times10^{-2}g/m^2-day$.

모의지하수중에서 가압경수로형 사용후핵연료로부터 세슘의 침출률에 미치는 공학적 방벽 영향을 규명하기 위하여 지난 약 6년간 벤토나이트 또는 금속시편등의 존재여부에 따라 침출시험을 수행하였다. 침출률은 시간이 경과함에 따라 지수함수적으로 감소하는 경향을 나타내었으며, 적정시간이 경과한 다음부터는 일정한 값에 수렴하는 경향을 나타내었다. 벤토나이트 또는 금속시편이 있을 경우 세슘의 누적누출분률은 선형적으로 증가하였으나, 이들이 없는 경우의 누적분률은 급격히 증가한 다음 서서히 증가하는 경향을 보였다. 이 누적분률에서 갭에 존재하는 세슘의 재고량을 제한 값은 공학적 방벽이 존재하는 경우의 누적분률에 거의 근접하였다. 이러한 결과들은 사용후핵연료 중 세슘의 초기누출분률은 갭 중 세슘의 재고량에 의존하지만, 세슘의 장기침출률은 공학적 방벽에 거의 영향을 받지 않음을 암시해 주고 있다. 그러나 세슘의 초기침출률은 공학적 방벽의 지연효과로 감소될 수 있을 것이다. 그리고 처분장에서 사용후핵연료 중 세슘의 장기침출률은 $2\times10^{-2}\;g/m^2-day$를 넘지않는 범위 내에서 일정한 값을 가질 것이다.