• 한국광물학회지
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• 제19권4호
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• pp.239-246
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• 2006

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.

• 방사성폐기물학회지
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• 제21권4호
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• pp.465-479
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• 2023

To ensure the safety of disposal facilities for radioactive waste, it is essential to quantitatively evaluate the performance of the waste disposal facilities by using safety assessment models. This paper addresses the development of the safety assessment model for the underground silo of Wolseong Low-and Immediate-Level Waste (LILW) disposal facility in Korea. As the simulated result, the nuclides diffused from the waste were kept inside the silo without the leakage of those while the integrity of the concrete is maintained. After the degradation of concrete, radionuclides migrate in the same direction as the groundwater flow by mainly advection mechanism. The release of radionuclides has a positive linear relationship with a half-life in the range of medium half-life. Additionally, the solidified waste form delays and reduces the migration of radionuclides through the interaction between the nuclides and the solidified medium. Herein, the phenomenon of this delay was implemented with the mass transfer coefficient of the flux node at numerical modeling. The solidification effects, which are delaying and reducing the leakage of nuclides, were maintained the integrity of the nuclides. This effect was decreased by increasing the half-life and the mass transfer coefficient of radionuclides.

• 터널과지하공간
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• 제13권1호
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• pp.20-32
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• 2003

균열암반에서 콜로이드를 동반한 방사성 핵종의 이동을 핵종붕괴사슬과 주변암반으로제한적 분자확산을 고려하여 모사하였다. 암반 내 핵종 이동을 모사하기 위한 핵종이동 시스템과 지배 방정식 및 초기/경계 조건을 설정하여 반 해석해를 도출하였으며, 수치적 라플라스 역변환을통하여 반해석해의 검증을 실시하였다. 유사콜로이드의 반응상수가 균열 내에 미치는 영향과 콜로이드의 여과작용이 핵종이동에 미치는 영향 그리고 주변 암반으로 제한적 확산이 핵종이동에 미치는 영향에 대하여 알아보았다. 지하수 내에 존재하는 유사 콜로이드의 양이 많아질수록 균열 내 방사성 핵종이동의 가속현상이 크게 나타났으며 여과 계수가 모든 핵종에 대하여 $10^{-3}$ (m$^{-1}$)보다 클 경우 여과에 의한 핵종 지연을 무시할 수 없었다. 콜로이드 존재로 인한 핵종가속과 더불어, 주변암반으로 방사성핵종의 분자확산이 제한적일 경우에 예측된 핵종가속현상은 확산깊이가 적을수록 더 커지는 것을 알 수 있었고, 이때 가속에 영향을 주는 유효확산깊이가 존재하는 것을 발견할 수 있었다. 또한 주변암반의 저지계수가 클수록 제한적 확산깊이에 따른 핵종들의 가속범위의 증가를 볼 수 있었다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제10권3호
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• pp.153-163
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• 1978

부지주변 환경과 관련한 방사성 고체 폐기물의 지중처분 문제는, 비록 안전하고 경제적이라 할지라도, 대단히 중요하다. 지중처분을 위한 방사성 핵중(Sr-90, Cs-137)의 이동과 물의 이동에 관한 연구가 실험실과 야외에서 수행되었다. 방사성 핵종에 대한 토양의 친화력은 알칼리성 용액에서 더 강하고, 흡착은 시간에 대한 함수관계가 있음을 나타내었다. 방사성스트론티움과 세시움의 이동율은 3.73$\times$$10^{-3}$-10.9$\times$$^{-3}$cm/day로서, 물의 이동 속도 보다 훨씬 낮은 값을 나타내었으며, 이것은 아마도 높은 이온이온교환능에 기인되는 것이다. 확산에 기초를 둔 수학적인 모형에 의거 얻은 값과 측정 트리티움의 분포가 비교되었다. 지하에서의 물의 이동 현상을 규명하는데 삼중수를 추적자료로 이용할 수 있음을 암시하고 있다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제44권1호
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• pp.89-102
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• 2012

The buffer and backfill are important components of the engineered barrier system in a high-level waste repository, which should be constructed in a hard rock formation at a depth of several hundred meters below the ground surface. The primary function of the buffer and backfill is to seal the underground excavation as a preferred flow path for radionuclide migration from the deposited high-level waste. This study investigates the hydraulic conductivity and swelling pressure of Kyungju Ca-bentonite, which is the candidate material for the buffer and backfill in the Korean reference high-level waste disposal system. The factors that influence the hydraulic conductivity and swelling pressure of the buffer and backfill are analyzed. The factors considered are the dry density, the temperature, the sand content, the salinity and the organic carbon content. The possibility of deterioration in the sealing performance of the buffer and backfill is also assessed.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제21권1호
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• pp.51-58
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• 1996

2년간의 온실실험을 통하여 벼, 콩, 배추, 무의 생육초기와 생육후기에 $^{54}Mn,\;^{60}Co,\;^{85}Sr,\;^{137}Cs$의 혼합용액을 산성 양질사토로 상층부를 채운 재배상자내 담수 또는 토양의 표면에 가하고 작물수확 직후에 지하 $15{\sim}20cm$까지 토양길이에 따른 방사성 핵종의 농도분포를 조사하였다. 방사성 핵종의 농도는 토양깊이에 따라 지수함수적으로 감소하는 경향으로 처리한 방사능의 80%이상이 지하 $3{\sim}4cm$ 이내 에 분포하였다. 핵종간 지하로의 이동성은 대체로 $^{85}Sr>^{54}Mn>^{60}Co{\geq}^{137}Cs$의 순이었다. 재배작물간에 이동 정도는 벼 재배토양에서 가장 높았고 N, P, K의 시비량이 가장 적었던 콩 재배토양에서 가장 낮았다. 두 처리시기간 지하분포 양상의 차이는 침적후 시간경과에 따라 단위시간당 지하 1cm 밑으로 이동하는 방사능량이 감소한다는 것을 나타내었다. 작물의 생육 초기에 방사성 핵종을 가한 후 실시된 염화칼리와 석회의 동시첨가로 핵종의 지하이동은 밭작물에서는 변화가 없거나 다소 억제되었으나 벼에서는 약간 촉진되었다.

• 터널과지하공간
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• 제31권5호
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• pp.333-359
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• 2021

고준위방사성폐기물 처분시스템에서는 처분용기 인근에서 용기 금속 물질의 부식 등 여러 이유로 인해 수소, 라돈 등의 기체가 발생할 수 있다. 기체 발생 속도가 투수계수가 낮은 벤토나이트 완충재 공극에서의 기체 확산 속도보다 커질 경우, 형성된 기체가 축적된다. 기체 압력이 증가하여 유입 압력에 도달하면 완충재 내부로 기체의 팽창 흐름 및 이류가 발생하게 된다. 기체의 급격한 팽창 흐름 발생 시 방사성 핵종이 완충재 외부로 유출될 가능성이 있으므로, 처분시설의 설계 과정에서 점토 기반 물질에서의 기체 유동의 영향성 및 공학적방벽의 건전성을 평가하기 위해 기체 이동 현상에 대한 거동 특성을 명확하게 규명할 필요가 있다. 전세계적으로 벤토나이트 완충재 내 기체 이동 현상 규명을 위한 실험적 연구와 이를 모사할 수 있는 전산 수치 모델 개발 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 기술보고에서는 현재까지 수행된 기체 주입 시험 및 전산 수치모델 관련 주요연구를 소개하고 향후 기체 이동 현상 규명을 위한 연구 수행 방향에 대해 정리하였다.

• 터널과지하공간
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• 제34권2호
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• pp.89-103
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• 2024

처분 환경에서는 혐기성 부식, 방사선 분해, 미생물 분해와 같은 다양한 원인으로 처분용기와 완충재의 경계면에서 기체가 발생할 수 있다. 기체의 발생 속도가 완충재 내부에서의 확산 속도보다 빠를 경우, 완충재 내부에 기체가 압축되어 공극 압력이 증가함으로써 완충재의 물리적 손상을 유발할 수 있다. 특히 이때 발생한 균열을 통해 기체돌파현상이라 불리는 급격한 기체 이동 현상과 함께 방사성 핵종이 누출될 가능성이 있다. 따라서 처분 시스템의 안전성 평가를 위해서는 이러한 기체 발생 및 이동 현상에 대한 이해가 필수적이다. 이 연구에는 완충재 내 기체 이동 현상 규명을 위한 시험 장치를 문헌 연구를 통해 구축하고, 이를 활용하여 한국형 처분 시스템의 완충재 후보 물질 중 하나인 Bentonile WRK (Clariant Ltd.) 분말로 제작한 압축 시료에 대한 기체 주입 시험을 수행하였다. 시험 결과, 완충재 내 기체돌파현상 발생 지점에서 일반적으로 관측되는 특성인 응력 및 압력의 급격한 상승 경향이 뚜렷하게 관찰되었다. 또한 완충재 팽윤으로 기인한 응력의 범위는 4.7~9.1 MPa이었으며, 기체 유입 압력으로 간주할 수 있는 기체돌파현상 발생 시의 압력은 약 7.8 MPa로 확인되었다. 구축된 장치는 향후 완충재의 초기 물성 및 기체 주입 실험 초기 조건에 대한 데이터베이스 구축을 위한 다양한 실험에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제23권1호
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• pp.41-48
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• 1991

처분장에서의 방사성 핵종 이동 연구에서 많은 학자들이 일차원 모델이나 평면좌표 모델을 가정하여 사용하고 있다. 이러한 시도들은 정당한 가정이라는 것을 보여야 할 것이다. 본 논문에서는 충전물질에서의 핵종이동에서 사용한 가정, 즉 원주좌표계를 평면좌표계로 단순화하였던 가정을 검증하고자 한다. 본 연구 결과, 충전물질층의 외경과 폐기물 고화체의 직경의 비가 1에 가까울수록 평면좌표계의 가정은 원주좌표계의 결과와 잘 일치함을 알 수 있으며 그 비가 커져도 두 좌표계의 오차는 상대적으로 적음을 알 수 있다. 또한 평면좌표계의 가정이 보수적인 결과를 준다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제51권4호
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• pp.1041-1046
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• 2019

In terms of long-term safety for radioactive waste disposal, the anionic iodide (I-129) with a long half-life ($1.6{\times}10^6yr$) is of a critical importance because this radionuclide migrates in geological media with limited interactions. Various studies have been performed to retard the iodide migration. Recently, some minerals that are likely generated from waste container corrosion, have been suggested to have a considerable chemical interaction with iodide. In this study, chalcocite and mackinawite were selected as candidate minerals for underground corrosion materials, and an iodide sorption experiment were carried out. The experiment was performed under anoxic and alkaline conditions and the pH effects on the iodide sorption were investigated in the range of pH 8 to 12. The results showed that both minerals demonstrated a noticeable sorption capacity on iodide, and the distribution coefficient ($K_d$) decreased as the pH increased in the experimental condition. In addition, when the alkalinity increased higher than a pH of 12, the sorption capacity of both minerals decreased dramatically, likely due to the competition of hydroxy ions with the iodide. This result confirmed that chalcocite was an especially good sorbing media for iodide under alkaline conditions with a pH value of less than 12.