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보고서 초록

요약문

SUMMARY

목차

제1장 연구개발 개요 31

제2장 국내외 기술개발 현황 33

제3장 연구개발수행 내용 및 결과 35

제1절 천층처분 종합안전성 평가코드의 검증 35

1. 서론 35

2. 천층처분시설의 개념 35

3. 처분안전성 평가를 위한 VR-KHNP 프로그램 37

가. 처분안전성 평가모델의 가정 37

나. 불포화대 매질의 핵종이동 방정식 37

다. 포화대 매질의 핵종이동 방정식 39

라. 안전성 평가시스템 및 입력데이터 41

마. 핵종이동 결과 및 분석 51

(1) 근계(Near-Field) 핵종이동 결과 51

(2) 원계(Far-Field) 핵종이동결과 61

(3) VR-KHNP 프로그램의 개발결과 64

4. 천층처분 안전성평가코드의 상호비교 (SAGE와 VR-KHNP) 65

가. 상호비교 문제의 설정 65

나. 비교문제의 입력데이터 70

다. 프로그램의 상호비교결과 및 분석 73

제2절 고준위 처분연구결과를 이용한 동굴처분 평가모델의 검증 79

1. 서론 79

2. MASCOT 프로그램 [3-2-1] 79

가. MASCOT 프로그램의 개요 79

나. MASCOT 프로그램의 특징 80

(가) Laplace 역변환 80

다. MASCOT의 서브프로그램 81

(가) Containment 서브모듈 81

(나) Simple Leaching 서브모듈 82

(다) Straw 서브모듈 82

(라) Solubility Limited 선원항 서브모듈 82

(마) Band Release 서브모듈 83

(바) Top Hat Release 서브모듈 84

(사) Standard Geosphere 서브모듈 84

(아) Fractured Geosphere 서브모듈 84

(자) Distributor 서브모듈 86

(차) Compartment Biosphere 서브모듈 86

(1) 흡입에 의한 선량계산 86

(2) 외부 피폭에 의한 선량계산 87

(3) 음용수 섭취에 대한 선량계산 87

(4) 동물 섭취에 대한 선량계산 87

(5) 부주의한 토양 섭취에 대한 선량계산 88

(6) 목욕에 의한 외부피폭 선량계산 88

(카) Equilibrium Biosphere 서브모듈 88

(타) Stream Dilution Biosphere 서브모듈 89

(파) Doses 서브모듈 89

라. MASCOT 코드에서 사용되는 확률밀도함수 89

(가) Uniform 분포 89

(나) Log-uniform 89

(다) Triangular 분포 90

(라) Discrete 분포 90

(마) Piece-wise uniform 분포 90

(바) Piecewise-linear 분포 90

(사) 일반적인 CDF 분포 91

마. MOP 프로그램 91

(가) 독립 변수(independent variables) 91

(나) 기댓값과 분산 92

(다) Importance Sampling 92

3. 동굴처분 참조시설의 안전성평가 및 검증 94

가. 서론 94

나. 안전성평가를 위한 처분시설의 개념 [3-2-7] 94

다. 안전성 평가결과 및 분석 95

4. 국내 동굴처분 예비 안전성평가 사례 99

가. 개요 99

나. 동굴처분 예비안전성평가의 가정 99

다. 동굴처분 예비안전성 평가방법 99

제3절 처분시설 가스발생 시나리오평가 108

1. 처분시설에서의 가스발생 개요 108

2. 가스발생 영향과 가스이동 평가 방법론 109

가. 가스발생이 처분시설 성능에 미치는 영향 109

(1) 과도 압력상승 109

(2) 방사성 가스에 의한 피폭 110

(3) 인화성 위험 110

(4) 가스로 인한 수인성 오염 물질의 이동 110

나. 가스 이동 메커니즘 113

(1) 용존 가스의 이동 113

(2) 가스상태 유동 114

(가) 기포상태 유동 114

(나) 연속적인 가스 상태로서의 유동 115

다. 가스이동과 영향 모델링 115

(1) 가스 이동 모델링의 해석적 접근방법 116

(2) 이상(two-phase) 다공성 매질 유동의 수치적 모사 119

(3) 평가 방법론 검증 121

(4) 근계에서의 현안 121

3. 국외 동굴처분시설의 가스발생 고려현황 122

가. 스웨덴 SFR 처분시설 122

(1) 기본 시나리오 123

(2) 가스 시나리오 - 극한사건 123

(가) 가스방출관 막힘 123

(나) 다공성 콘크리트 투과도 감소 124

(다) 사일로 내부 부피팽창에 의한 균열 형성 124

(라) 사일로 바닥의 균열 127

(마) 가스방출관 막힘과 사일로 바닥의 균열 127

나. 핀란드 VLJ 처분시설 127

(1) 가스 방출의 결과로 인한 지질계로의 오염 지하수의 유동 128

(2) C-14을 포함하는 메탄의 방출 129

다. 각국의 가스 발생 및 이동대책 130

4. 처분시설 폐쇄후 가스영향평가 도구의 개발 134

가. 가스이동 영향평가 모델의 설정 134

나. 가스이동 영향평가 수치모델의 개발 134

(1) 수학 모델의 설정 134

(2) 수치 모델의 개발 136

다. 가스이동 해석프로그램의 검증 140

제4절 안전성평가 시나리오/모델의 불확실성 및 민감도 분석 154

1. 안전성평가 민감도 분석사례 검토 154

가. 개요 154

나. 안전성평가 민감도 분석사례 154

(1) 방사성폐기물 특성 154

(가) EPRI TR-107201 (1996) [3-4-1] 154

(나) Atkinson (1985) [3-4-2] 157

(2) 처분시설 배치 157

(가) Sakai (2001) [3-4-3] 157

(나) Walton (1991) [3-4-4] 159

(다) 박주완 외 (2003) [3-4-5] 159

(3) 안전성평가 대상핵종 160

(가) Smith (1996) [3-4-6] 160

(나) Merrell (1989) [3-4-7] 161

(다) Kim (2002) [3-4-8] & Park (2002) [3-4-9] 162

(4) 안전성 평가변수 민감도 163

(가) Fukui (1990) [3-4-10] 163

(나) Kozak (1990) [3-4-11] 167

(다) Merrell (1989) [3-4-12] 168

(라) Wyman (2001) [3-4-13] 170

(마) WSRC-RP-94-218 (1994) [3-4-14] 172

(바) Hodgkinson (1987) [3-4-15] 173

(사) Park (2001) [3-4-16] 175

(5) 처분시설의 설계 176

(가) Chang (2000) [3-4-17] 176

다. 민감도 분석에 따른 주요 안전성인자 도출 177

2. 성능평가 민감도 정량화 기법분석 178

가. 신뢰도 기반 민감도 기법 178

(1) 개요 178

(2) 신뢰도의 개념 179

(3) 신뢰도 지수 180

(4) 성능평가 민감도 정량화 기법분석 187

(가) First-Order Reliability Method (FORM) 187

(나) Mean Value First-Order Second-Moment Reliability Methods (MVFORM) 189

(5) 신뢰도 기반 민감도 기법 적용사례 : 처분용기 열화모델 189

나. 지하수 유동해석 민감도 정량화 기법분석 : Adjoint 방법의 적용 195

제5절 역사시대 고분을 이용한 천층처분 덮개성능검증 201

1. 서론 201

가. 개요 201

나. 고분을 이용한 국내외 연구현황 202

다. 국내 고분을 이용한 연구방법 205

2. 고분의 구조 및 축조방식 205

가. 고분의 구조 [3-5-21] 205

나. 삼국시대 석실분의 축조방식 [3-5-22] 206

3. 고분 발굴조사보고서의 사례분석 207

가. 봉분이 존재하며 유물이 발견된 고분 207

나. 봉분이 없으며 유물이 발견된 고분 212

4. 고분봉토의 시료채취 및 분석 215

가. 고분봉토의 시료채취 215

나. 불포화 매질의 수리전도도 219

다. 불포화 매질의 수리전도도 측정결과 219

5. 결론 및 제언 225

제6절 처분시설 안전성평가를 위한 불포화대 특성자료 측정 227

1. 서론 227

가. 연구의 개요 227

나. 연구의 필요성 227

다. 불포화 매질 특성평가를 위한 시험방법 정립방향 227

2. 수문학 이론 및 기본 물성 232

가. 수문학 기본이론 232

나. 토양의 기본물성 235

(1) 분류 236

(2) 공극율 236

(3) 겉보기 밀도(bulk density) 236

(4) 함수비 236

(5) 수리전도도(Hydraulic Conductivity) 237

(6) 수분함량측정 238

(가) 토양 수분함량 측정법 238

(나) 토양 수분장력 측정법 239

3. 토양의 기본특성 실험법 240

가. 토양의 비중실험 240

(1) 개요 240

(2) 실험 장비 240

(3) 실험 방법 241

(4) 토양의 기본특성계산 및 결과이용 242

나. 토양의 함수량 실험 (KS F 2306) 243

(1) 개요 243

(2) 실험장비 244

(3) 시료 준비 244

(4) 실험 방법 244

(5) 계산 및 결과의 이용 244

다. 토양의 입도시험 및 물리시험용 시료조제방법 (KS F 2301) 248

(1) 시험장비 248

(2) 시료 248

라. 토양의 씻기 실험 (KS F 2309) 248

(1) 실험장비 248

(2) 실험방법 249

(3) 결과의 계산 249

마. 토양의 입도실험 (KS F 2302) 251

(1) 실험 장비 251

(2) 실험 순서 251

(3) 실험 종류 251

(가) 조, 세립토의 분석 251

(나) 간이 입도분석법 251

(4) 실험 방법 252

(5) 실험 결과의 정리 252

바. 비중계에 의한 토양입도 실험 (KS F 2302) 253

(1) 개요 253

(2) 실험장비 254

(3) 시료준비 254

(4) 시료의 분산방법 254

(5) 실험방법 255

(6) 실험결과의 정리 255

(가) #10체에 남은 시료의 체가름 255

(나) 현탁되어 있는 토양입자의 지름 255

(다) 현탁되어 있는 토양의 백분율 256

(라) 남은 시료의 중량 백분율 및 통과시간의 중량 백분율을 결정 256

(7) 비중계 침강분석에 의한 입도시험 Data sheet 259

사. 투수 실험 259

(1) 투수의 개요 259

(2) 투수계수의 결정법과 시험방법 263

(가) 정수위 투수시험 (Constant head permeability test) 263

(나) 변수위 투수시험 (Variable head test) 265

4. 수리특성 평가 266

가. 개요 267

나. 불포화대 수리특성 267

다. 실험 방법 272

(1) 단일단계 및 다단계 유출량 실험방법 275

라. 불포화 수리전도도의 측정 280

(1) One-step Outflow Method를 이용한 불포화 수리전도도 측정 280

(2) Multi-Step Outflow Method를 이용한 불포화 수리전도도 측정 283

(3) 불포화 토양의 불포화수리전도도 데이터 292

마. 입도분석을 통한 수리전도도 분석 295

(1) 입도분석 295

바. 순수토양과 혼합토양의 수리 특성 301

5. 토양에서의 핵종이동 특성 310

가. 개요 310

나. 토양의 핵종이동 이론과 해석모델 311

(1) 물질의 이동이론 311

(2) 대류-분산모델의 해석 313

(가) 결정론적 평형 이류-분산모델의 해석 313

(나) 결정론적 비평형 대류-분산모델의 해석 319

다. 토양의 핵종이동 실험 320

(1) 실험 장치 320

(2) 실험 방법 321

라. 토양의 핵종흡착 특성실험 321

6. 공학적 인공방벽의 수리 및 흡착 특성 333

가. 개요 333

나. 처분덮개 매질특성 333

(1) Silt Loam Soil with Gravel 336

(2) Compacted Silt Loam Soil 336

(3) Sand/Gravel Filter 336

(4) Lateral Drainage Layer 336

(5) Asphaltic Concrete/Asphalt Base 336

다. 처분고 및 뒷채움재의 매질특성 341

라. 불포화 데이터의 불확실성 347

7. 결론 355

제7절 처분시설/인공방벽 상세구조를 고려한 선원항 평가 356

1. 서론 356

2. 인공방벽의 열화를 고려한 선원항 평가 : MOSAIC 프로그램의 개발 356

가. 개요 356

나. 선원항평가 개념모델 357

(1) 4SIGHT 모델 358

(가) 4SIGHT 모델의 개념 358

(나) 4SIGHT모델의 통합 359

(2) 근계 모델 363

(가) 개요 363

(나) 구획의 개념화 366

(다) 침투율과 처분고의 파손 368

(라) 방사성 핵종의 이동 370

(마) 폐기물 고화체 구획으로부터 방사성 핵종 누출 370

(바) 확산 누출 372

(사) 인공방벽과 불포화대 구획에서 방사성 핵종이동 375

(아) 근계 시스템의 누출율 376

(3) 원계 시스템 377

(가) 원계시스템의 개요 377

(나) 원계시스템의 개념화 378

(다) 포화대 토양구획에서의 핵종이동 380

(라) 포화대 단열암 구획에서의 핵종이동 381

(마) 원계시스템의 누출율 386

(4) 생태계 모델 386

(가) 서론 386

(나) 지하수 농도 388

(다) 토양의 농도 388

(라) 물의 섭취 388

(마) 농작물의 섭취 389

(바) 육류 및 우유의 섭취 390

(사) 토양의 섭취 390

(아) 어류의 섭취 390

(자) 외부 피폭 391

(차) 흡입에 의한 내부피폭 392

(카) 최종 선량환산인자 392

(타) 입력변수 392

(파) 결과 394

다. 요약 394

3. 처분시설 상세구조를 고려한 선원항 평가 395

가. 개요 395

나. 선원항 평가를 위한 천층처분 기준시설 395

다. 처분시설 선원항평가 모델링 398

라. 선원항 평가결과 및 분석 398

제4장 목표달성 및 관련분야에의 기여도 407

제1절 연구개발목표의 달성도 407

제2절 기술발전에의 기여도 408

제5장 연구개발결과의 활용계획 409

제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 411

제1절 장반감기 중저준위 방사성폐기물의 국외 처분동향과 처분방안 411

1. 서론 411

가. 개요 411

나. 장반감기 폐기물의 특성 411

(1) 장반감기 중저준위 폐기물의 발생원 411

(2) 장반감기 중저준위 폐기물의 정의 및 범위 411

(3) 핵연료 주기에서 발생하는 장반감기 폐기물 412

(4) 의료, 연구 및 산업기관에서 발생하는 장반감기 폐기물 412

(5) 장반감기 폐기물의 부피 413

2. 장반감기 폐기물 처분시설의 현황 413

가. 오스트레일리아 413

나. 벨기에 413

다. 불가리아 414

라. 체코 414

마. 독일 414

바. 남아프리카 공화국 414

사. 우크라이나 415

아. 미국 415

자. 기타 415

3. 장반감기 중저준위 방사성폐기물의 처분방안 428

4. 결론 및 제언 428

제7장 참고문헌 431

부록 445

부록목차 446

부록 1. 국내외 중저준위 동굴처분시설 특성 452

1. 핀란드 VLJ 처분장 452

가. 개요 452

나. 처분 대상폐기물 452

다. 설계 및 부지 특성 454

(1) 설계 특성 454

(2) 부지 특성 454

(3) 사일로형 처분의 채택 454

2. 스웨덴 SFR 처분장 461

가. 개요 461

(1) 처분장 개념의 결정 461

(가) 우물 시나리오의 배제 461

(나) 폐쇄후 제도적관리 불필요 461

(다) 느린 지하수 유속 462

(2) 처분장 형태 : 사일로 및 수평터널(암동) 462

나. 처분대상 폐기물 462

다. 부지 및 설계 특성 464

(1) 부지 특성 464

(2) 설계 특성 464

(가) 사일로 464

(나) Rock cavern 464

(다) BMA 464

(라) BTF1 & BTF2(콘크리트 탱크 저장소) 465

(마) BLA 465

(바) 터널 시스템 내의 저투수성 플러그 465

(3) 폐쇄 방법 466

(4) 처분 계획 466

(5) 지형 특성 469

(6) 암반 특성 469

3.영국 NIREX-97 보고서 473

가. 개요 473

(1) 포장단계(Packaging) 473

(2) 표층 저장 단계(Surface storage) 473

(3) 운반단계(Transport) 473

(4) 운영 단계(Operation) 473

(5) 감시 단계(Monitoring) 473

(6) 뒷채움 단계(Backfilling) 473

(7) 폐쇄 단계(Closure) 474

(8) 폐쇄 이후 단계(post-closure) 474

나. 처분대상 폐기물 474

다. 부지 및 설계 특성 476

4. 국내 PKAERI-94 보고서 481

가. 개요 481

나. 처분대상 폐기물 481

다. 부지 및 설계 특성 481

(1) 부지 특성 481

(2) 설계 특성 481

부록 2. 국내외 안전성평가시나리오 설정 사례 487

1. 핀란드 VLJ 처분장 487

가. 기준 시나리오 (Reference scenario) 487

나. 현실적인 시나리오 (Realistic scenario) 488

다. 자연 재해 및 사고 시나리오(disturbed evolution and accident scenarios) 488

(1) 가스 발생 및 이동 488

(2) 콘크리트 사일로의 손상 488

(3) 빙하 및 발생 확률이 낮은 사건들로 인한 영향 489

(4) 시추 등으로 인한 인간 침입 489

(5) 자연재해 및 사고시나리오의 민감도 분석 489

2. 스웨덴 SFR 처분장 490

가. 기준 시나리오(Base scenario) 490

나. 초기결함 시나리오(Initial Defect) 490

다. 기후변화 시나리오(Climate Changes) 490

라. 인간활동(Human Activities) 491

마. 기타 시나리오 491

3. 영국 NIREX 연구 491

4. 국내 연구 491

가. 원자력환경관리센터에서 도출한 심지층처분장의 시나리오 491

나. 원자력연구소에서 도출한 동굴처분 시나리오 492

다. 과학기술부 중장기연구를 통해 개발한 동굴처분 기준 시나리오 492

(1) 시나리오 NS1 492

(2) 시나리오 NS2 493

(3) 시나리오 FS1 493

(4) 시나리오 FS2 493

(5) 시나리오 FS3 494

(6) 시나리오 FS4 494

(7) 시나리오 BS1 494

(8) 시나리오 BS2 495

(9) 시나리오 WS1 495

(10) 시나리오 WS2 496

(11) 시나리오 WS3 496

5. 결론 508

부록 3. 동굴처분시설별 콘크리트 열화모델링 사례 509

1. 공학적 방벽의 시간적 열화 509

2. 핀란드 VLJ 처분시설에서의 콘크리트 열화모델링 509

3. 스웨덴 SFR 처분시설에서의 콘크리트 열화모델링 512

4. 국내 처분시설에서의 콘크리트 열화모델링 방안 512

가. 초기조건 (Initial Condition) 513

나. 황산염 및 마그네슘 침입 (Sulfate and Magnesium Attack) 513

다. 수산화칼슘 침출 (Calcium Hydroxide Leaching) 514

라. 알칼리 혼합재의 반응 (Alkali-Aggregate Reaction) 515

마. 탄산화 (Carbonation) 515

바. 산의 침입 (Acid attack) 516

사. 부식 (Corrosion) 516

부록 4. 스웨덴 최종안전성보고서에 대한 규제기관 의견 517

1. 안전 개념 517

2. 폐쇄 방안 518

3. 방사성핵종 재고량 518

4. 수리지질 모델링 및 지하수 유동 518

5. 흡착자료- Kd값의 선정 518

6. 방벽의 해석 519

7. 생태계 해석 519

8. 시나리오 선정 519

9. 안전성 평가를 위한 시간대의 선정 520

10. 모델 선정 520

11. 위험도 및 불확실성 분석 520

12. 문서화 및 품질보증 521

13. Feedback into further R&D 521

참고문헌 522

표 3-1-1. 핵종이동 평가대상핵종의 붕괴상수와 핵종분배계수 47

표 3-1-2. 핵종이동 평가를 위한 구획 내 Darcy 속도 48

표 3-1-3. 핵종이동 평가를 위한 구획별 수리학적 데이터 49

표 3-1-4. 핵종이동 평가를 위한 시스템 별 핵종재고량 50

표 3-1-5. SAGE와 VR-KHNP의 특성과 차이점비교 66

표 3-1-6. 상호비교문제를 위한 근계시스템 입력데이터 71

표 3-1-7. 상호비교문제를 위한 핵종이동데이터 72

표 3-2-1. 처분시설의 폐쇄 시 핵종재고량 및 붕괴사슬 96

표 3-2-2. 처분시설 지질분류별 수리특성a[2-2-7] 97

표 3-2-3. NAMMU 프로그램의 지하수 이동시간 및 길이 104

표 3-3-1. 각국에서 제안하는 처분시설의 가스발생 제어변수 131

표 3-3-2. 각국에서 제안하는 처분시설의 가스이동 대책 132

표 3-3-3. 가스발생 수리모델링에서 사용한 매질의 물리적 특성데이터 143

표 3-4-1. 중저준위폐기물 stream 내의 핵종 재고량 156

표 3-4-2. 신뢰도 평가에 사용되는 신뢰도지수 183

표 3-4-3. Adjoint 방법의 의한 투수도 변화에 따른 지하수두 민감도 198

표 3-4-4. Adjoint 방법의 의한 투수도 변화에 따른 평균 Darcy속도 민감도 199

표 3-4-5. Adjoint 방법의 의한 투수도 및 공극률 변화에 따른 지하수 유동시간 민감도 200

표 3-5-1. 국내 역사시대 고분 및 봉토의 특징 214

표 3-5-2. 시료 측정결과의 평균에 의한 불포화 토양수분함수의 최적인자 224

표 3-6-1. 국내 토질관련 실험법 229

표 3-6-2. 미국 ASTM의 토질 관련 실험법 목록 230

표 3-6-3. 중저준위 천층처분시설의 구성 요소 및 주요 특성 231

표 3-6-4. 함수비 측정에 필요한 시료의 최소무게 기준 246

표 3-6-5. 시료의 무게측정에 사용하는 저울의 최소눈금값 247

표 3-6-6. 입자 크기별 시료 채취 최소량 250

표 3-6-7. 토양 종류별 일반적인 투수계수 262

표 3-6-8. 다단계 유출량 실험을 위한 다공성 물질의 물리적 구성요소 273

표 3-6-9. 모래토양의 불포화 수리전도도 293

표 3-6-10. 실트 및 점토토양의 불포화 수리전도도 294

표 3-6-11. 실험대상 토양의 입도분포 분석결과 296

표 3-6-12. HYDRUS 1D에 의한 불포화 토양의 최적인자 297

표 3-6-13. 불포화 순수토양의 최적 수리특성 308

표 3-6-14. 불포화 혼합토양의 최적 수리특성 309

표 3-6-15. 무차원화에 사용된 무차원인자의 정의 317

표 3-6-16. 모래에서의 핵종별 지연인자 329

표 3-6-17. 점토에서의 핵종별 지연인자 330

표 3-6-18. 모래에서의 핵종별 분배계수 331

표 3-6-19. 점토에서의 핵종별 분배계수 332

표 3-6-20. 처분시설 근계매질의 대표적 수리특성치 338

표 3-6-21. 시멘트에서의 핵종별 확산계수 (Apparent Diffusion Coefficient) 343

표 3-6-22. 콘크리트의 핵종이동을 위한 핵종별 확산계수(Free-water Diffusion Coeffcient)와 Capacity factor 345

표 3-6-23. Asphaltic Concrete의 대표적 수리전도도와 공극율의 범위 348

표 3-6-24. 콘크리트의 대표적 수리특성변수의 범위 349

표 3-6-25. 처분고 그라우팅매질(Filling material) 대표적 수리특성변수의 범위 350

표 3-6-26. 처분시설 됫채움재 매질의 대표적 수리특성변수의 범위 351

표 3-6-27. 처분고 측면배수층 매질의 대표적 수리특성변수의 범위 352

표 3-6-28. 완전 열화된 콘크리트의 수리특성 353

표 3-6-29. 완전 부식된 폐기물 철제 포장물의 수리특성 354

표 3-7-1. 각 피폭체에 고려된 피폭경로 387

표 3-7-2. SAGE의 지질-생태계 경계에서 핵종별 최대유출율 및 시점 403

표 3-7-3. VR-KHNP의 지질-생태계 경계에서 핵종별 최대유출율 및 시점 404

표 부록-1-1. 핀란드 VLJ 처분장에서 고려한 중·저준위방사성폐기물의 핵종재고량 453

표 부록-1-2. 스웨덴 SFR 처분장의 처분대상 폐기물의 핵종재고량 463

표 부록-1-3. 스웨덴 SFR 처분장의 처분용량 467

표 부록-1-4. 영국 NIREX-97에서 고려한 처분용량 475

표 부록-1-5. 영국 NIREX-97에서 고려한 설계변수 477

표 부록-1-6. 국내 PKAERI-94에서 고려한 지하 처분동굴별 방사성폐기물의 적재방안 482

표 부록-1-7. 국내 PKAERl-94에서 고려한 동굴 제원 485

표 부록-1-8. 국내 PKAERI-94에서 고려한 지하 처분동굴의 제원 및 배치계획 486

그림 3-1-1. 국내 천층처분 시설의 개념 36

그림 3-1-2. 구획모델을 적용한 핵종이동 시스템 (모델 A) 43

그림 3-1-3. 구획모델을 적용한 핵종이동 시스템 (모델 B) 44

그림 3-1-4. 구획모델을 적용한 핵종이동 시스템 (모델 C) 45

그림 3-1-5. 구획모델을 적용한 핵종이동 시스템 (모델 D) 46

그림 3-1-6. 모델 A에 대한 근계 (NFI) 핵종이동결과 - 근계 누출율 53

그림 3-1-7. 모델 B에 대한 근계 (NFI) 핵종이동결과 - 근계 누출율 54

그림 3-1-8. 모델 A에 대한 근계 (NFI) 핵종이동결과 - 근계 핵종질량 55

그림 3-1-9. 모델 B에 대한 근계 (NFI) 핵종이동결과 - 근계 핵종질량 56

그림 3-1-10. 모델 C에 대한 근계 (NFI) 핵종이동결과 - 근계 누출율 57

그림 3-1-11. 모델 D에 대한 근계 (NFI) 핵종이동결과 - 근계 누출율 58

그림 3-1-12. 모델 C에 대한 근계 (NFI) 핵종이동결과 - 근계 핵종질량 59

그림 3-1-13. 모델 D에 대한 근계 (NFI) 핵종이동결과 - 근계 핵종질량 60

그림 3-1-14. 모델 A에 대한 원계 (GBI) 핵종이동결과 - 원계 누출율 62

그림 3-1-15. 모델 B에 대한 원계 (GBI) 핵종이동결과 - 원계 누출율 63

그림 3-1-16. SAGE 프로그램의 평가문제 67

그림 3-1-17. VR-KHNP 프로그램의 평가문제 68

그림 3-1-18. SAGE와 VR-KHNP의 상호 비교문제 69

그림 3-1-19. 상호비교문제에 대한 근계지역의 결과 - 1 74

그림 3-1-20. 상호비교문제에 대한 근계지역의 결과 - 2 75

그림 3-1-21. 상호비교문제에 대한 근계지역의 결과 - 3:붕괴사슬 수정전 76

그림 3-1-22. 상호비교문제에 대한 근계지역의 결과 - 3:붕괴사슬 수정후 77

그림 3-1-23. 상호비교문제에 대한 근계지역의 결과 - Pu-239 붕괴사슬 78

그림 3-2-1. 공학적 인공방벽의 열화에 핵종별 누출율 평가결과 98

그림 3-2-2. 동굴처분시설을 위한 국내 임의부지의 지형도 101

그림 3-2-3. NAMMU 프로그램을 이용한 지하수유동 해석모델 102

그림 3-2-4. NAMMU 프로그램을 이용한 지하수유동 해석결과 I 103

그림 3-2-5. NAMMU 해석을 위한 지하동굴의 이동경로 시작점 105

그림 3-2-5. MASCOT 프로그램을 위한 핵종이동 및 선량펑가 해석모델 106

그림 3-2-6. 국내 임의부지 동굴처분시설에 대한 연간피폭선량 결과 107

그림 3-3-1. 처분시설 성능과 가스이동모델과의 관계 112

그림 3-3-2. 모세관 다발 모델 모식도 118

그림 3-3-3. 처분사일로 방벽으로의 오염공극수의 균일 치환 125

그림 3-3-4. 처분사일로 바닥을 통한 오염 지하수의 국부적 치환 126

그림 3-3-5. 핀란드 VLJ 처분시설 중준위 사일로의 gas lock 133

그림 3-3-6. 가스발생 2차원 수리모델링에서 사용한 유한요소 및 측정지점 142

그림 3-3-7. 가스발생 모델링결과 : 수소발생 63일 후 지하수압의 분포 144

그림 3-3-8. 가스발생 모델링결과 : 수소발생 63일 후 수소기체의 압력분포 145

그림 3-3-9. 가스발생 모델링결과 : 수소발생 63일 후 지하수 유속분포 146

그림 3-3-10. 가스발생 모델링결과 : 수소발생 63일 후 수소기체의 유속분포 147

그림 3-3-11. 가스발생 모델링결과 : 수소발생 63일 후 지하수의 포화도 148

그림 3-3-12. 가스발생 모델링결과 : 수소발생 63일 후 수소기체의 포화도 149

그림 3-3-13. 가스발생 모델링결과 : 측정지점에서의 지하수압변화 150

그림 3-3-14. 가스발생 모델링결과 : 측정지점에서의 수소기체의 압력변화 151

그림 3-3-15. 가스발생 모델링결과 : 측정지점에서의 지하수 포화도 152

그림 3-3-16. 가스발생 모델링결과 : 측정지점에서의 수소기체의 포화도 153

그림 3-4-1. 중저준위 방사성폐기물 처분의 격리인자 166

그림 3-4-2. 확률분포함수에서 시스템 성능의 안전여유도 개념 181

그림 3-4-3. 2차원 신뢰도문제에서의 경계평면과 공간개념 182

그림 3-4-4. 비선형 성능함수의 표준화 변환 185

그림 3-4-5. 신뢰도 문제의 설계점 추적을 위한 Rackwits-Fissler 반복법 186

그림 3-4-6. 2-D 신뢰도 모델의 joint sample space : SAFE 및 UNSAFE 구분 (예) 188

그림 3-4-7. 처분용기 열화모델에서 신뢰도지수의 변화 191

그림 3-4-8. 처분용기 열화모델에서 점부식상수(Kp)의 민감도 192

그림 3-4-9. 처분용기 열화모델에서 실험상수(n)의 민감도 193

그림 3-4-10. 처분용기 열화모델에서 염소농도(CI)의 민감도 194

그림 3-4-11. 지하수 유동해석을 위한 지형단면과 처분시설의 위치 및 경계조건 197

그림 3-5-1. 와타나베의 자연유사연구[3-5-10]를 통하여 제안한 처분덮개개념 203

그림 3-5-2. 창녕교동 1호 고분의 평면도 [3-5-23] 208

그림 3-5-3. 창녕교동 3호분의 봉분층상도 209

그림 3-5-4. 고령 지산동 30호분의 봉분토층도 211

그림 3-5-5. 김해예안리 고분의 발굴장면 [3-5-25 ~3-5-26] 213

그림 3-5-6. 경남 산청생초고분의 발굴장면 216

그림 3-5-7. 경남 산청생초고분발굴 시 고분 절개면 217

그림 3-5-8. 경남 산청생초 고분의 시료채취 지점... 218

그림 3-5-9. 단일단계 유출량법(One-step outflow method)을 이용한 불포화매질 수리전도도 측정장치 개념도 220

그림 3-5-10. 단일단계 유출량 실험(One-step outflow experiment)방법으로 측정한 누적유출량 결과... 221

그림 3-5-11. 단일단계 유출량 실험(One-step outflow experiment)방법으로 측정한 수두에 대한 함수비의 측정 결과... 222

그림 3-5-12. 단일단계 유출량 실험(One-step outflow experiment)방법으로 측정한 수두에 대한 수리전도도의 측정결과... 223

그림 3-6-1. 불포화매질의 입도분석 과정 258

그림 3-6-2. HYDRUS 1D 소프트웨어의 실행화면 271

그림 3-6-3. 다단계 유출량 실험을 위한 다공성 세라믹 플레이트 274

그림 3-6-4. 불포화 수리전도도 실험장비 구성도 277

그림 3-6-5. 불포화 수리전도도 실험장치 278

그림 3-6-6. 불포화 수리전도도 실험장치 중 컬럼 279

그림 3-6-7. One-step Outflow Method를 이용한 불포화 모래토양의 누적유출량 281

그림 3-6-8. One-step Outflow Method를 이용한 불포화 모래토양의 수리전도도 282

그림 3-6-9. Multi-Step Outflow Method를 이용한 불포화 실트토양의 시간당 유출량 284

그림 3-6-10. Multi-Step Outflow Method를 이용한 불포화 점토토양의 시간당 유출량 285

그림 3-6-11. Multi-Step Outflow Method를 이용한 불포화 실트토양의 토양수분 특성곡선 286

그림 3-6-12. Multi-Step Outflow Method를 이용한 불포화 점토토양의 토양수분 특성곡선 287

그림 3-6-13. Multi-Step Outflow Method를 이용한 불포화 실트토양의 수리전도도 288

그림 3-6-14. MuIti-Step Outflow Method를 이용한 불포화 실트토양의 평균 수리전도도 289

그림 3-6-15. Multi-Step Outflow Method를 이용한 불포화 점토토양의 수리전도도 290

그림 3-6-16. Multi-Step Outflow Method를 이용한 불포화 점토토양의 평균 수리전도도 291

그림 3-6-17. 입도분석을 통한 불포화 수리특성 298

그림 3-6-18. 입도 분석을 통한 토양수분 특성곡선 (I) 299

그림 3-6-19. 입도분석을 통한 토양수분 특성곡선 (ll) 300

그림 3-6-20. 불포화 순수토양의 수두-함수비 비교 302

그림 3-6-21. 불포화 순수토양의 수두-수리전도도 비교 303

그림 3-6-22. 불포화 순수토양의 함수비-수리전도도 비교 304

그림 3-6-23. 불포화 혼합토양의 수두-함수비 비교 305

그림 3-6-24. 불포화 혼합토양의 수두-수리전도도 비교 306

그림 3-6-25. 불포화 혼합토양의 함수비-수리전도도 비교 307

그림 3-6-26. STANMOD 소프트웨어의 실행화면 316

그림 3-6-27. 핵종흡착실험용 컬럼 322

그림 3-6-28. 핵종흡착실험용 컬럼 (스피링쿨러) 323

그림 3-6-29. 모래질 토양에서의 Co-60 흡착실험 결과 324

그림 3-6-30. 모래질 토양에서의 Sr-90 흡착실험 결과 325

그림 3-6-31. 모래질 토양에서의 Tc-99 흡착실험 결과 326

그림 3-6-32. 점토질 토양에서의 Co-60 흡착실험 결과 327

그림 3-6-33. 점토질 토양에서의 Sr-90 흡착실험 결과 328

그림 3-6-34. DOE-RL의 처분덮개 시스템구성 334

그림 3-6-35. 원자력환경기술원의 처분덮개 시스템구성 335

그림 3-6-36. 대표적 수리특성치에 의한 근계매질 수리특성곡선-1 339

그림 3-6-37. 미국 저준위 처분시설의 개요 (처분고 및 침출수수집계통 예) 342

그림 3-7-1. 처분고를 이용한 일반적인 천층처분시스템 개요 360

그림 3-7-2. 4SIGHT의 콘크리트 열화모델링의 개념 361

그림 3-7-3. MOSAIC 체계 및 4SIGHT와의 통합 구조 362

그림 3-7-4. 중저준위 방사성폐기물 천층처분시스템의 예 365

그림 3-7-5. MOSAIC프로그램의 근계구획 개념모델 367

그림 3-7-6. 근계에서의 시간에 따른 침투율의 근사 369

그림 3-7-7. 확산누출을 통한 폐기물고화체의 구획모델 (MOSAIC의 예) 373

그림 3-7-8. MOSAIC 프로그램의 원계시스템 구획모델 개념도 379

그림 3-7-9. 원계시스템 단열암반의 개념화 382

그림 3-7-10. 단열암반 원계에 대한 구획의 공간적 배치 385

그림 3-7-11. 가상 처분장의 기준 처분시설 배치개념 396

그림 3-7-12. 가상 처분장의 기준 처분시설 배치 개념 397

그림 3-7-13. 선원항 평가를 위한 처분장 평균화 모델 399

그림 3-7-14. 선원항 평가를 위한 처분고 평균화 모델 400

그림 3-7-15. 천층처분시설을 통한 지하수 이동평가 개념 : 근계시스템 401

그림 3-7-15. 천층처분시설을 통한 지하수 이동평가 개념 : 원계시스템 402

그림 3-7-16. 지질-생태계에서의 주요 핵종 누출율 (처분장 최적화 모델 A) 405

그림 6-1-1. 오스트레일리아의 국가처분장 개념(안) 416

그림 6-1-2. 오스트레일리아의 국가처분장 개념(안) 417

그림 6-1-3. 오스트레일리아의 중준위폐기물 저장드럼 418

그림 6-1-4. 벨기에의 임시저장 중인 중저준위 방사성폐기물 419

그림 6-1-5. 벨기에의 중저준위 방사성폐기물 처분시설의 개념 420

그림 6-1-6. 불가리아에서 장반감기 폐기물 처분을 위해 고려 중인 Gabra Shaft 전경 421

그림 6-1-7. 체코의 Hydraulic Cage 개념 422

그림 6-1-8. 체코 Richard 처분시설의 Hydraulic Cage 개념의 적용에 따른 연간선량 423

그림 6-1-9. 독일 KONRAD 처분시설의 개념 및 처분동굴 424

그림 6-1-10. 남아프리카 공화국의 폐밀봉선원의 처분공처분 개념 425

그림 6-1-11. 우크라이나의 장반감기 폐기물 처분을 위한 shaft 방식 처분개념 426

그림 6-1-12. 미국의 TRU 폐기물 처분을 위한 WIPP 처분시설의 개요 427

그림 6-1-13. 장반감기 폐기물 처분방안의 결정을 위한 기본적인 절차 429

그림 부록-1-1. 핀란드 올킬루오토 처분장의 사일로 개념 456

그림 부록-1-2. 핀란드 올킬루오토 처분장의 주변지질 (1) 457

그림 부록-1-3. 핀란드 올킬루오토 처분장의 주변지질 (2) 458

그림 부록-1-4. 핀란드 올킬루오토 처분장의 폐쇄개념 459

그림 부록-1-5. 핀란드 올킬루오토 처분장의 MLW 사일로와 crane hall의 뒷채움 460

그림 부록-1-6. 스웨덴에서 운영 중인 중·저준위용 폐기물 지하 처분장(SFR1) 개념 468

그림 부록-1-7. 스웨덴 SFR 처분장지역의 광역지형, 광역단열대, SFR 위치 및 광역 모델의 수평경계... 470

그림 부록-1-8. 스웨덴 SFR 처분장지역의 국지 지형, 수계, SFR 터널 시스템 및 단열대 위치 471

그림 부록-1-9. 스웨덴 SFR 처분장지역의 구조지질학적 관점에서의 단열대 및 SFR 터널 시스템... 472

그림 부록-1-10. 영국 NIREX-97에서 고려한 개략적 개념 478

그림 부록-1-11. 영국 NIREX-97에서 고려한 처분설계 계획도 479

그림 부록-1-12. 영국 NIREX-97에서 고려한 a) UILW 처분고와 b) SILW/LLW 처분고 480

그림 부록-1-13. 국내 PKAERI-94에서 고려한 Z-지역 가상처분장 지질 단면도 483

그림 부록-1-14. 국내 PKAERI-94에서 고려한 처분시설 배치 개념도 484

그림 부록-2-1. NS1 시나리오에 대한 모식적 설명 및 이동 경로 497

그림 부록-2-2. NS2 시나리오에 대한 모식적 설명 및 이동 경로 498

그림 부록-2-3. FS1 시나리오에 대한 모식적 설명 및 이동 경로 499

그림 부록-2-4. FS2 시나리오에 대한 모식적 설명 및 이동 경로 500

그림 부록-2-5. FS3 시나리오에 대한 모식적 설명 및 이동 경로 501

그림 부록-2-6. FS4 시나리오에 대한 모식적 설명 및 이동 경로 502

그림 부록-2-7. BS1시나리오에 대한 모식적 설명 및 이동 경로 503

그림 부록-2-8. BS2시나리오에 대한 모식적 설명 및 이동 경로 504

그림 부록-2-9. WS1 시나리오에 대한 모식적 설명 및 이동 경로 505

그림 부록-2-10. WS2 시나리오에 대한 모식적 설명 및 이동 경로 506

그림 부록-3-1. MLW 사일로의 표준시나리오에서 사용된 핵종누출과 콘크리트 붕괴에 대한 가정 511

I. 제목

방폐사업 처분기술 지원연구

II. 연구개발의 목적 및 필요성

1998년 10월 원자력위원회의 결정에 따라서, 2005년 12월 경주 국가 방사성폐기물 처분시설의 부지가 확보되었으며, 2008년부터 중·저준위 방사성폐기물의 처분시설운영이 예상되고 있다. 성공적인 방사성폐기물 처분시설의 운영을 위해서는 보다 투명하고 객관적인 접근 방법으로 안전성을 제시하여 지역 주민의 설득 및 이해증진 도모 요구가 절실하다.

2 단계의 연구를 통해 개발한 동굴 및 천층처분 방식별 안전성 평가체계를 확립하여 처분사업에 적용하기 위해서는 평가모델 및 코드의 지속적인 검증 및 개선과 고준위폐기물 처분연구를 통해 개발된 시나리오 개발기법, 핵종이동 평가코드의 개선 등 중·저준위 폐기물 처분과 유관한 다수의 단위 요소기술 및 종합적 안전성평가 기법을 중·저준위 안전성평가에 적용할 수 있는 연구가 필수적이다.

또한 중·저준위 방사성폐기물 처분장 부지에 대하여 폐쇄후 제도적 관리와 운영기간 중의 주기적 안전성 재평가에 있어 필수적으로 사용될 수 있으며, 일부 비원자력 유해산업분야 (예를 들면, 유해폐기물 매립 등)에서도 시설 성능평가에 직간접으로 적용하여 그 기술 파급효과가 크다고 할 수 있다.

원자력에 대한 대 국민 정보공개의 국가 원자력 정책에 발맞추어 중·저준위 방사성폐기물 처분 안전성을 위한 평가체계의 확립과 보유기술의 검증은 원자력산업의 대국민 수용성에 크게 기여할 것이며, 나아가 국제사회에서 원자력 평화이용에 대한 모델로서 인식되어야 하겠다.

III. 연구개발의 내용 및 범위

본 과제의 최종목표는 중·저준위폐기물 처분연구를 통하여 개발된 요소기술을 중·저준위 처분에 응용하는 것과 함께 기존의 연구개발 결과의 정비와 활용을 통해 국내 실정에 적합한 확률론적 처분 안전성평가체계를 확립하기 위한 것이다. 본 연구의 주요 연구수행 내용을 요약하면 다음과 같다.

● 국내 특성에 맞는 바람직한 중·저준위 폐기물 처분에 대한 확률론적 처분 안전성평가 방법론을 제시.

● 국내 중·저준위폐기물을 위한 천층처분과 동굴처분에 대해 확률론적 처분 안전성평가 체계 및 적용 절차를 수립.

● 국내에서는 처음으로 천층처분시설과 동굴처분시설에 대해 FEP를 작성하였으며 전문가 검토를 거쳐 선별하고, 이로부터 시나리오를 도출.

● 천층처분시설을 구성요소 각각에 대해 상호작용 행렬(Interaction Matrix)에서의 단위요소를 결합한 부시나리오를 구성하고 이를 조합하는 접근법과 상호작용행렬 자동작성 프로그램(IM Visualizer)을 개발.

● 천층처분시설에 대한 FEP (Feature, Event, Processes) 목록과 상호작용 행렬(Interaction Matrix)로부터 시나리오를 개발하는 방법론을 정립하고, 이를 수행하기 위한 전산프로그램인 IMFEP_NS를 개발.

● 동굴처분 환경에 적합한 FEP 선별 및 시나리오의 도출과 세부내용을 정립.

● 중·저준위폐기물의 확률론적 통합 처분안전성평가를 위한 국내 고유의 전산코드 (SAGE)를 국제공동연구를 통해 개발.

● 처분방식별로 국내 처분환경에 적합한 개념모델을 작성하고, 세부 평가용 단위모델을 개발.

● 중·저준위 처분 안전성평가용 데이터베이스와 데이터/평가의 품질보증 방안 수립을 위해 신규 데이터의 확보와 더불어 전산프로그램(QUARK)을 통해 이를 구현하여 평가계산 코드(SAGE)와 연계.

● 고준위처분연구에 사용되는 MASCOT 프로그램을 이용한 동굴처분 안전성평가체계의 구축 및 동굴처분 참조시설에 대한 안전성평가의 수행

● 역사시대 고분을 이용한 천층처분 덮개의 성능검증 자연유사연구

● 천층처분시설 불포화대 및 덮개의 수리특성자료 획득을 위한 핵종 흡착 및 수리특성 실험

● 처분방식별 인간침입 및 가스발생/이동 시나리오의 설정 및 안전성평가

● 구축된 처분 안전성평가체계와 개발된 평가코드 및 입력데이터베이스를 활용하여 기준 처분시스템(동굴, 천층)에 대한 안전성평가를 수행.

IV. 연구개발결과

(1) 중저준위 처분안전성 평가의 신뢰도 구축

중저준위 처분시설에 대한 방식별 처분안전성 평가시스템의 구축, 검증 및 적용은 (가) 처분안전성 평가의 신뢰도 구축, (나) 동굴처분방식의 평가체계의 검증과 (다) 천층처분 방식의 평가체계 검증으로 나누어 수행하였다.

(가) 중저준위 처분안전성 평가의 신뢰도 구축

2단계 연구에서 수행된 ‘처분방식별 성능 및 안전성 평가 불확실성 분석방안 수립’내용에 연계하여, 처분시설의 성능 및 안전성 평가과정에 발생하는 모델과 변수들의 불확실성을 처리하기 위한 기법의 선택과 불확실성의 정량화를 통한 불확실성 저감화 연구를 수행하였다.

불확실성 정량화 기법은 문헌상에 보고된 최신 기법(예: 신뢰도방법)을 사용하며 2단계 연구에서 도출된 천층처분시설의 민감도 분석사례를 검토하고, 신뢰도 방법을 이용한 적용타당성, Adjoint 기법을 이용한 민감도 분석 그리고 천층처분 안전성평가 시나리오/모델에 대한 불확실성 분석을 수행하였다.

(나) 고준위 처분연구 결과를 활용한 동굴처분 평가체계의 검증

고준위 처분연구에서 사용되는 MASCOT 프로그램을 이용한 동굴처분 안전성평가 체계를 구축하고, 동굴처분 참조시설에 대한 안전성 평가를 수행하였다. 또한 국내 동굴처분 예비 안전성평가사례를 통하여 평가모델을 검증하였다. 구축된 동굴처분 안전성평가체계를 국가 중저준위 방사성폐기물 처분사업의 폐쇄후 안전성평가분야 인허가 문서 작성에 활용하였다.

(다) 천층처분 방식의 평가체계 검증

2단계 및 3단계 연구를 통하여 개발된 천층처분 통합안전성평가체계는 2005년도 원자력안전마크 (제목 : 천층처분 안전성평가 통합코드시스템)과 2005년도 한국과학재단 대표적 우수연구성과 50선 (제목 : 중저준위 방사성폐기물 천층처분 통합안전성 평가체계 개발)로 선정되었다.

(2) 역사시대 고분을 이용한 천층처분 덮개 성능검증

천층처분시설 처분덮개의 성증검증을 위하여 국내 역사시대 고분을 이용한 연구는 고분을 이용한 국내외 연구현황과 국내 고분을 이용한 연구방법을 확정하였고, 역사 시대 고분의 구조 및 축조방법과 고분의 발굴조사보고서를 통한 봉분구조에 대한 사례를 중심으로 분석하였다. 봉분이 존재하여 유물이 발견된 고분과 봉분이 없음에도 불구하고 유물이 발견된 고분으로 나누어 수행하였다.

또한, 봉분의 불포화토양에 대한 수리학적 특성데이터(수리전도도) 확보를 위한 시료채취 및 분석을 (3) 항의 ‘불포화대 매질 특성자료 확보’와 연계하여 수행하였다.

(3) 불포화대 매질 특성자료 확보

천층처분시설의 상부 불포화매질에 대한 국내 특성자료 확보를 위하여 수행되었으며, 불포화대 매질의 특성평가를 위한 시험방법을 정립하고 불포화매질의 기본 특성 및 실험법에 대한 검토 후 ons-step outflow 방법 및 multi-step outflow 방법을 이용한 입도 및 매질의 종류에 대한 수리전도도 측정시험을 수행하였다. 불포화 토양의 핵종이동 특성 데이터를 위하여 핵종이동 모델과 실험방법을 정립하고 시험을 수행하였으며, 공학적 인공방벽의 수리 및 흡착 특성 및 불확실성 분석을 수행하였다.

(4) 처분시설 부지여건과 인공방벽의 상세구조를 고려한 안전성 평가

처분시설 공학적 인공방벽의 열화평가를 위한 MOSAIC 프로그램을 기존 SAGE 프로그램의 기능을 추가하여 개발하였다. 콘크리트 열화평가로 이용되는 미국 NRC 인증 프로그램인 4SIGHT의 기능을 기반으로 개발하고, 프로그램 성능에 대한 비교검증을 통하여 경주부지 국가 방사성폐기물 처분사업에 활용하였다.

(5) 인간침입 및 가스발생 시나리오 평가

인간침입시나리오 설정방법에 따라 시추 및 시추후 거주 두개의 대표적인 시나리오를 도출하였으며, 각각에 시나리오에 대한 폐쇄후 안전성평가를 국가방사성폐기물 처분사업에서 활용하여 실시하였다. 국외 동굴처분시설의 가스발생현상의 고려현황을 처분사일로 방식을 이용하고 있는 스웨덴과 핀란드에서의 사례에 한하여 검토하였다.

가스 발생 및 이동 시나리오에 대하여 가스발생이 처분시설의 성능에 미치는 영향과 가스이동 매커니즘, 가스이동 영향 모델링을 수행하였으며, 처분시설 폐쇄후 가스 영향 평가를 위한 도구를 개발하였다.

본 3단계의 연구를 통하여 중저준위 처분시설의 안전성평가체계를 처분방식별로 구축하였으며, 국가 방사성폐기물 처분시설 건설을 위한 인허가 문서작성에 실증 및 활용하였다. 또한 국내 지질, 처분환경 및 구축된 평가체계의 특성을 고려한 처분방식 및 운영방식을 안전성평가의 시나리오 설정, 모델링 및 평가과정에서 제안하였다.

V. 연구개발결과의 활용계획

국내에서는 지난 1998년 10월 원자력위원회의 결정에 따라 2009년부터 중·저준위 방사성폐기물의 처분시설 운영을 예상되고 있으며, 중·저준위폐기물 처분사업을 맡고 있는 한국수력원자력(주)는 2007년 1월 국가 방사성폐기물 처분시설의 건설 및 운영을 위한 인허가 문서를 규제기관에 제출하였다.

국내외적으로 원자력을 반대하는 단체로부터 요구가 예상되는 처분시설 안전성에 대한 논란을 잠재우기 위하여 방사성폐기물 영구처분시설에 대한 안전성 확보 노력은 지속되어야하며, 보다 확실하고 투명성 있는 안전성 평가방법을 보완하여 원자력을 반대하는 단체 및 지역주민의 설득 및 이해증진을 도모할 필요가 있다.

또한, 방사성폐기물 관련 연구 및 사업을 담당하고 있는 한국수력원자력(주) 원자력발전기술원이 본 연구를 통하여 정비 및 개선한 안전성 평가기술 및 검증/실증 연구내용을 중·저준위 방사성폐기물 처분사업 현장에서 활용하며 지속적인 안전성 평가기술의 향상과 평가결과의 신뢰도 향상에 주력할 것이다.

국제적으로도 국제원자력기구에서는 현재 각국에서 사용되어 온 처분 안전성평가기법을 객관적으로 평가하고 개선하기 위한 국제공동연구와 처분 안전성평가의 불확실성저감과 처분안전성평가결과에 대한 일반 대중의 이해증진을 위한 새로운 안전지표를 설정하는 향후 연구를 추진할 필요가 있다

본 연구를 통하여 개발된 안전성평가체계는 현재 경주지역에 건설되는 1단계 10만 드럼용량의 처분사일로 방식으로 추진되는 국가 방사성폐기물 처분사업의 안전성평가에 활용되었을 뿐 아니라, 향후 동일 부지에 건설되는 처분시설의 안전성 평가 및 안전성재평가에 지속적으로 활용될 것이며, 처분사업의 추진에 따른 추가적인 정보의 교환을 통하여 국내 특성에 맞는 처분방안 및 시설운영방안을 제안할 것이다.