한국원자력연구원은 1997년부터 10여년 동안 정부 출연 연구기관으로서 원자력 발전의 부산물인 사용후핵연료를 포함한 다양한 방사성폐기물의 안전한 처분을 확인하기 위한 연구 개발에 주력해 왔다. 처분 안전성 확인(Safety Case)이란 개념은 지난 10여년 전부터 OECD/NEA와 SKB 등 서구 지역 국가들을 중심으로 발전된 처분 안전성에 대한 인허가 및 신뢰성 증진을 위한 통합적 접근 방안으로 미국, 영국 등 법률적 규정에 의거 안전성을 규제 기관과 법원 등이 개업된 청문회 등을 통해 다루는 체제와 상반되는 개념이다. 이러한 처분 안전성 확인은 처분 개념과 안전성 확인 개념화부터 인허가에 관련된 각종 보고서 작성과 이해성 증진을 위한 다양한 활동을 총합하는 개념으로 방사성폐기물 사업자가 아닌 객관적이고 전문성 있는 기관들이 추진하는 것이 바람직 할 것이다.
방사성 동위원소 등의 고준위 방사성물질을 운반하기 위한 운반용기는 국내외의 관련법규에 따라 정상수송은 물론 가상사고조건에서도 방사성물질의 누설이 발생되지 않도록 방사선차폐, 열 및 구조적 건전성이 유지되어야 한다. 운반용기의 건전성 평가는 시험모델을 이용한 시험적 방법과 전산해석 코드를 이용한 해석적 방법에 의하여 이루어지고 있다. 본 논문에서는 원자력연구소의 하나로에서 생산되는 동위원소를 동위원소 생산시설까지 이송하기 위한 HTS (Hydraulic Transfer System) 방사성 동위원소 운반용기의 안전성을 평가하였다. 방사선차폐해석, 열해석 및 구조해석을 수행한 결과 동위원소 운반용기는 정상수송조건 뿐만 아니라 가상사고조건에서도 건전성이 유지되는 것으로 나타났다.
원자력발전소에서 발생하는 방사성 폐액은 일반적으로 액체폐기물처리계통 폐액증발기 및 농축 폐액건조설비에서 증발 및 건조 공정을 통해 수분을 함유하지 않은 분말형태로 변한다. 이 분말형태의 폐기물은, 취급 시와 처분 후 안전성을 확보할 수 있도록, 파라핀과 균일하게 혼합되어 고화된 후 철제드럼에 포장된다. 농축폐액건조설비를 이용하여 농축폐액을 건조시킨 후 분말 형태의 폐기물을 파라핀과 혼합하는 공정을 수행할 때, 방사성 폐액 중 붕소와 나트륨의 몰비가 0.2를 초과하는 경우, 분말형태의 폐기물이 파라핀과 균일하게 혼합되지 않고 층을 이루어 분리되어 드럼에 안정고화가 잘 안되는 경우가 발생하였고 또한 일부는 드럼화 전에 설비 내에 고착되는 현상이 발생하는 것을 경험하였다.
본 발명은 비 접촉방식으로 데이터 정보를 인식하는 RFID(Radio Frequency Identification) 시스템과, 위성으로부터 정확한 시간과 거리를 측정하여 현 위치를 정확히 계산하는 GPS와, 이동통신 분야에서 많이 사용되고 있는 대역확산 기술인 CDMA를 이용하여 원자력발전소 임시저장소로부터 방사성폐기물 처분장까지의 전 과정을 방사성폐기물 개별 드럼 단위로 원격 감시할 수 있는 방사성폐기물 통합 관리 시스템이다.
방사성폐기물 관리시설에 관한 신문의 관심은 매우 컸으며, 3개월 동안에 480건의 기사를 8개 신문에서 실었다. 사설도 38건이었으나 상황과 사안에 따라 모든 신문이 정형화된 내용과 비판을 하였다. 기사는 대부분 정부의 보도 자료에 의존한 하거나, 시위소식 등을 전하는 단순사안이었고, 심층보도는 이 사업 추진에 가장 큰 장애요소가 되고 있는 지역주민과 시민단체의 반대논리와 여론을 이해할 수 있도록 전달하지 못하였다. 특히 가장 쟁점이 될 수 있는 방사성폐기물의 위험과 안전에 대해서는 68건의 심층 보도 가운데 17건에서만 언급되고 있었는데, 그 내용도 위험성과 안전에 대한 해설이나 분석기사는 아니었다. 결과적으로 신문은 정부와 지역주민간의 갈등을 해결하는 조화의 장을 이끌어 내거나 제공하지 못하였고, 찬성과 반대 측 전문가들에게 공론의 장을 제공하여 사회적 합의를 도출하는데 기여하지는 못하였다. 오히려 많은 기사 보도의 남발로 방사성폐기물 관리시설에 대한 부정적인 이미지를 부각시키는 영향만 남았다고 판단된다.
본 기술보고에서는 미국의 고준위 방사성폐기물 발생 현황 및 최근 에너지성 장관의 최종 추천을 받는 등 활발하게 진행되고 있는 미국 유카산 고준위 방사성폐기물 처분장 후보 부지 선정 과정 및 조사 연구 현황을 요약하였다. 본 기술보고에 요약한 바와 같이 유카산 프로젝트의 자연 환경은 우리 나라와는 매우 상이하다. 그러나 세계 원자력 계에서의 미국의 영향력을 고려할 때 유카산 프로젝트의 성공은 2001년 핀란드 올킬루오토(Olkiluoto) 처분 부지 확보와 함께 원자력 계의 오랜 숙원이었던 고준위 방사성폐기물 처분을 실현시킴으로서 향후 원자력 에너지 사용의 증대와 함께 심부 지질에 대한 이해를 증진시키는데 크게 기여할 것이다.
방사성폐기물 처리, 처분의 안정성 평가를 위하여 방사성 고화체에서 용출되는 $^{137}Cs$과 $^{90}Sr$의 방사능 용출율과 누적용출분율을 계측 분석하여 시멘트를 사용한 방사성 고화체에서 $Cs^+$과 $Sr^{++}$의 용출특성을 조사하였다. 모의방사성 폐액의 몰농도, 시멘트의 종류, 첨가물질 및 붕산농도 등을 변화시키면서 sodium silicate 법과 중화법으로 원주형 시멘트 고화체를 제작하였다. 여기에서 가압경수로형 원자력 발전소의 모의 농축폐액의 시멘트 고화체로부터 용출연구는 IAEA의 추천방법에 따라서 수행되었다. 실험결과는 대부분 이미 보고된 연구자료들과 잘 일치하고 있으나 수밀성 시멘트 고화체에서는 상당히 높은 방사능 용출율을 보여주고 있음으로써 방사성 폐기물 고화체에 그 사용이 적합하지 않음을 알게 된다.
밀봉선원 폐기물은 크기가 작지만 특별한 관리 및 처분을 요하는 방사성폐기물이다. 특히 수거된 폐라듐선원의 경우 장기간의 관리가 필요하며, 음식물 보존이나 살균에 사용된 대형 밀봉선원 폐기물의 경우도 처분보다는 재활용도 고려하여야 한다. 이러한 밀봉선원의 특징은 작은 크기와 고건전성물질로 되어 있고 높은 비방사능을 갖는다는 것이며 따라서 처분시 보통의 방사성폐기물과는 달리 비균질폐기물의 특성을 고려한 안전성 평가가 필요하다.(중략)
원자력연구소의 연구용 원자로인 하나로(HAHARO)에서 생산되는 방사성동위원소인 Ir-192를 안전하게 운반하기 위해 특수형방사성물질 봉인캡슐을 제작하여 국내·외 수송관련법규인 과기처 고시 제 96-38호, IAEA Safety Series No. ST-1기 및 미국 10 CFR Part 71의 규정에 따라 원자력연구소내의 수송용기 안전성시험시설에서 특수협 방사성물질인 Ir-192 봉인캡슐에 대한 안전성시험분석을 수행하였다.
후쿠시마 원자력 발전소의 사고로 인해 일본 동부 지역에 다량의 방사성 핵종이 축적되었다. 이러한 방사성 물질은 숲, 도시, 하천, 호수를 포함한 넓은 범위에서 관측되고 있다. 방사성 세슘의 토양 입자에 강하게 흡착하는 특성 때문에 방사성 세슘은 침식된 토사와 함께 이동하여, 인구가 밀집한 하천 하류지역으로 그리고 연안으로 서서히 이동한다. 본 연구에서는 수생환경의 오염된 토사의 이동을 재현하기 위한 수치모델을 개발하고, 그 성과의 일부를 한국원자력연구원 내에 위치한 침식된 토사 관측 장비에서 관측된 결과와 비교하였다. 수집된 토사 시료의 입경 특성을 분석하기 위해서 표준 체분석과 이미지 분석법을 적용하였다. 수치 모델은 초기 포화도, 강우의 토사 침투율, 멀티 레이어, rain splash 등을 고려하여 현실의 강우에 따른 토사의 이동을 시뮬레이션 할 수 있도록 개발하였다. 2019년 연구에서는 수치모델에 나무에 의한 강우 쉴드 효과, 증발효과, 표면물의 쉴드 효과 등이 추가될 계획이다. 토사 유실 관측 장비를 2018년부터 월성 원전 인근에 설치해 지속적으로 관측 자료를 수집하고 있다. 이러한 관측자료를 기반으로 방사성 핵종의 강우, 하천, 연안으로 이동하는 장기 영향 평가 수치모델을 개발할 계획이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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