이 보고서는 97년 6월 22일~25일까지 대전에서 열린 $\ulcorner$차세대 초전도 핵융합 연구장치(KSTAR 장치)$\lrcorner$에 대한 물리적 타당성 검증 평가위원회(위원회)의 조사 결과 및 추천 사항을 요약한 것이다. 검증위원은 M. 시마다(위원장, 일본원자력연구소), V. 첸(미국 제너럴 아토믹사), 엄한섭(미국 해상전술연구소), O. 그루버(독일 막스플랑크연구소), E. 마마(미국 MIT 공대), O. 모또지마(일본 국립핵융합과학연구소), 이문종(미국 메릴렌드대), Y. 시모무라(국제열핵융합실험로)이다. 검증 평가위원은 각 분야의 전문가이며 $\ulcorner$KSTAR 물리적 타당성 검증 문서$\ulcorner$ 및 발표 자료를 기초로 검증하였다.
제245차 원자력위원회 의결에 따라 추진된 원자력 사업 추진 체제 조정 작업이 96년 말로 완료됨에 따라, 그 동안 한국원자력연구소가 수행하던 원자력 사업이 모두 산업체로 이관되었다. 이에 따라 1월 3일에는 한국전력기술(주)의 $\ulcorner$원자로설계개발단$\lrcorner$이, 1월 9일에는 한국전력공사의 $\ulcorner$원자력환경기술원발단$\lrcorner$이 대전 대덕연구 단지에서 각각 개소식 및 개원식을 갖고 업무를 개시하였다. 이번 사업 추진 체제 조정으로 지난 10여년간 논란이 되어 온 우리 나라 원자력 산업계의 구조적인 문제점이 해소되어, 세계무역기구(WTO 출범 등 급변하는 무한경쟁 시대의 세계 무역 환경에 적절히 대응할수 있는 체제로의 전환이 이루어짐으로써, 국내 원자력산업은 국제 경쟁력을 확보할 수 있는 기반을 구축하게 되었다. 원자력 사업 추진 체제 조정 작업의 추진 배경, 추진 경위, 조정 결과 등을 요약$\cdot$정리해 본다.
원자력을 산업에 이용하기 위한 대전위방사선가공처리 시범시설이 우리나라에 세워진다. 한국원자력연구소(소장. 윤용길박사)는 국제연합개발계획(UNDP)의 특별기금 약 50만 달러의 지원과 내자 약 3억원을 들여 올해부터 4개년 계획으로 이 시범 시설을 세워 운영키로 했다.이 「매머드」시설이 세워지면 방사선가공기술의 연구개발및 이의 활용이 활발해져 국내산업에 기여도가 클 것으로 전망되고 있다. 특히 관계자들은 수출입국을 지향하고 있는 국내공업발전에도 막대한 힘이 될 것이라 말하고 있는데 이 방사선가공처리 시범시설의 설치에 관한 전모를 살펴보면 다음과 같다.
국가 환경방사선/능 자동감시망과 원전주변의 환경방사선/능 감시를 통해서 연속적으로 측정 기록된 대량의 환경방사선/능 정보들이 효과적으로 활용되고 있지 않는 상황에서 환경방사선/능 정보에 내재되어 있는 공간정보 속성들을 정량적으로 해석하고 시공간적으로 예측할 필요성이 있다. 지구통계기법을 활용하면 환경방사선 감시설비가 비록 설치되어 있지 않은 지점일지라도 환경방사선/능 정보에 대한 예측이 가능하므로 향후 추가적인 감시기의 설치와 시료분석에 소요되는 시간과 비용을 절감할 수 있다. 본 연구에서는 고리, 월성, 영광, 울진 원자력발전소와 대전 한국원자력연구소 등 국내 원자력이용시설 주변 토양중의 환경방사능 분포를 감마동위원소인 $^{137}Cs$과 $^{40}K$을 중심으로 파악하였다.
대전시 유성구 한국원자력연구소 부근 지역의 심부 단열대 확인을 위해 BHTV 검층, 일정구간별 정압 주입시험을 실시하였다. BHTV 조사 결과 A Zone(100m~120m)과 B Zone(250m~280m)이 연결되었다고 판단되며, 일정구간별 정압주입시험을 통해 B Zone(250m~280m)과 C Zone(400~420m)의 연결성을 추측할 수 있었다. 또한, 시추공의 심도별 지하수위 자료를 통해 지하 250m 부근에서 그 상부와 하부의 지하수 시스템이 연속되지 않은 독립된 시스템을 갖는다고 추측된다. 이러한 결론은 MP system이 설치된 시추공의 구간별 압력변화 결과에 의해서도 확인된다.
삼중수소는 물분자중 수소원소의 동위원소로서 물의 유동연구에 가장 이상적인 추적자로서 활용된다. 국내에서 포항지역 강수중 삼중수소 함량은 1961년-1976년까지는 IAEA에서 분석되었고. 1987년도부터 현재까지 한국원자력 연구소에서 분석하고 있다. 강수중 삼중수소함량은 핵실험의 영향으로 1963년에 1.940 TU까지 증가된 바 있으나. 그후 지속적으로 감소되어 현재는 약10TU로 핵실험이전 수준으로 낮아졌다. 이러한 삼중수소 분석결과는 지표수-지하수 상관관계 해석 및 지하수의 연대측정등 국내 수문학연구에서 매우 중요한 입력자료로 활용될 것이다. 분석결과의 신뢰성은 국제기관과의 교차분석을 통해서 확인되었다.
현재 120kV/70A 고압 스위치가 KSTAR의 NBI 시스템에 사용되기 위하여 대전의 원자력 연구소에 설치되어 있다. NBI 시스템은 아크 발생시 이온 소스를 보호하기 위하여 전압의 빠른 차단 및 빔 전류의 유시를 위하여 전압의 빠른 턴온이 요구된다. 따라서 고압 스위치와 아크 검출회로는 NBI 시스템에서 중요한 부분을 차지하고 있다. 고압의 반도체 스위치는 NBI 시스템 뿐만 아니라 산업전반에서 요구되고 있다. NBI 시스템에 적용된 120kV/70A 고압 스위치는 100개의 MOSFET 소자를 직렬연결하였으며 본 논문에서 제안한 바이어스 전원이 없는 간단한 구동회고를 사용하였다. 실험식에서의 시험 및 현장에서 100kW의 모의 저항부하와 NBI 이온 소스에 적용한 실험결과를 제시하였다. 본 논문은 120kV/70A 고압 MOSFET 스위치와 간단한 게이트 구동회로의 설계를 제시하였으며, 제작 및 시험기간 동안의 문제점 및 해결방안에 대해서도 제시하였다.
대전시 3, 4 공단지역의 대기 중 미세분진을 대상으로 기기 중성자방사화분석법을 이용하여 유해금속을 포함한 약 27종의 미량원소를 분석하였다. 원소분석에 대한 정확도를 평가하기 위해 NIST SRM 2783(air particulate on filter media)을 사용하여 동일한 조건에서 분석한 결과, Sb, Mn, V, Mg, Na, K, Ti, Co, Zn, Sm은 상대오차 5% 이내의 매우 정확한 분석결과를 보였고 Cr, Fe, Ba, Th, Ce, Al, Cu는 10% 이내로 나타났다. 유해금속인 As, Mn, Se, V, Zn의 농도는 각각 $3.26{\pm}2.72$, $9.86{\pm}4.71$, $2.18{\pm}1.25$, $4.91{\pm}2.41$, $158{\pm}78ng/m^3$로 나타났고 인자분석 결과 연구대상지역의 미세분진에 대한 오염원은 6개로 추정되었다.
대전광역시 유성구 덕진동 한국원자력연구소에 위치한 지하처분연구시설은 2003년 부지조사를 시작으로 최근에 완공하였다. 이 곳의 지질은 약한 변성작용을 받은 지역으로 소규모 단열이 잘 발달되어 있는 곳이다. 단열을 따라서 많은 종류의 이차충전광물들이 존재하지만, 그 중에서 광범위하게 분포하고 지하 핵종 이동에 상당한 영향을 끼치는 방해석의 광물학적 특징을 살펴보았다. 지하처분연구시설 암석 단열에 분포하는 방해석은 다른 이차광물들과 유사하게 단열대를 따라 분포하며, 부분적으로 두꺼운 층을 형성하기도 한다. 방해석으로 충전되어 있는 대부분의 단열대에는 석영, 철 산화물 및 돌로마이트 등이 소량 부성분 광물로 존재하고 있다. 방해석 결정은 일정한 방향성을 가지고 성장한 모습을 보여주고 있으며, 피복 물질로 산화철 광물인 침철석이 방해석 표면으로부터 성장하는데, 주로 방해석 결정의 가장자리 부근과 상부 표면의 용식된 부분에서 과밀하게 성장하고 있다. 터널 벽체의 숏크리트에서 녹아 나온 성분들이 침전되어 새로운 방해석 결정들이 형성되었는데, 지하수의 성분 및 흐름에 의해 형태 변화가 있었다. 단열충전광물 중 방해석은 지하수 화학특성을 변화시키고 핵종의 흡착 거동에 큰 영향을 끼치는 광물로, 본 연구에서 관찰된 방해석의 결정학적 구조 및 표면 특성은 추후 핵종 이동 실험시 중요한 기초 자료로 활용될 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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