Earticle

원자력 시설의 해체 시 발생되는 다양한 종류의 폐기물 중에서 배관류를 재활용하거나 처분하기 위해서는 배관 내부의 정확한 방사선학적인 오염 특성의 평가가 선행되어야 한다. 그러나 기존의 측정법인 survey-meter를 이용한 오염도의 직접 측정은 배관 내부와 같은 국소지역의 오염 특성을 정확하게 평가할 수 없으며, 간접법을 이용한 표면오염도 측정의 경우도 시료채취의 어려움뿐만 아니라 시료채취 시 작업자의 오염 가능성이 있기 때문에 적용성에 많은 문제점이 있다. 본 연구에서는 Monte Carlo 모사기법을 이용해 직경이 작은 배관 내부의 베타선 오염도를 측정하기 위하여 플라스틱 섬광체를 모사하였으며, 모사 결과에서 베타선 에너지를 효율적으로 측정할 수 있는 최적의 플라스틱 섬광체 두께 및 형상을 도출할 수 있었다. 이 전사모사 결과를 바탕으로 섬광체의 가공 및 배관 내부에서의 검출기 이송 문제를 고려해 검출기를 제작하였으며 그 특성을 평가하였다. 그 결과 배관 내부의 오염도 측정에 적합한 검출기 성능을 확인하였고, 파이프 내부처럼 국소 지역의 방사선학적 오염 특성 평가를 위한 검출기 개발 가능성을 확인하였다.

The characterization of radiological contamination inside pipes generated during the decommission of a nuclear facility is necessary before pipes can be recycled or disposed. But, existing direct measurements of radioactive contamination level using the survey-meter can not estimate the characteristic of contamination on a local area such as the pipe inside. Moreover, the measurement of surface contamination level using the indirect methods has many problems of an application because of the difficulty of collecting sample and contamination possibility of a worker when collecting sample. In this work, plastic scintillator was simulated by using Monte Carlo simulation method for detection of beta radiation emitted from internal surfaces of small diameter pipe. Simulation results predicted the optimum thickness and geometry of plastic scintillator at which energy absorption for beta radiation was maximized. In addition, the problem of scintillator processing and transferring the detector into the pipe inside was considered when fabricating the plastic detector on the basis of simulation results. The characteristic of detector fabricated was also estimated. As a result, it was confirmed that detector capability was suitable for the measurement of contamination level. Also, the development of a detector for estimating the radiological characteristic of contamination on a local area such as the pipe inside was proven to be feasible.

동아시아 지역에서의 원자력 수요는 경제 발전을 뒷받침하기 위해 급격히 증가하고 있다. 9.11 사태 이후 전 세계적으로 핵비확산은 세계적인 현안이 되고 있으며 이와 함께 타 지 역과는 달리 동아시아 지역에서는 향후 10년 후 몇몇 국가들이 원자력을 새로이 도입하려는 움직임이 있다. 이와 같은 현안에 대처하기 위해 공급 확약과 핵비확산을 목적으로 새로운 지역적인 다자간 원자력 협력 체제가 제안되었다. 이러한 새로운 제안은 신뢰성 증진, 자발적 참여 및 동기 부여의 원칙을 바탕으로 하고 있다. 또한 동아시아에서 다자간 체제를 실행하기 위해 단계적인 접근 방법을 제안하고 있다.

Demand on the nuclear energy in East Asian countries has been grown rapidly to support economic development. After 9.11, nuclear security has become the world wide issue. In addition, unlike to other region, some countries are considering the introduction of nuclear power plants. To meet the challenges a new regional multilateral nuclear approach is proposed aiming at assurance of supply and non -proliferation. The new proposal is based on the principles of confidence building, volunteering, and incentives. The step wise approach is recommended to implement the multilateral system in East Asia.

칼슘-벤토나이트와 접한 약 의 우라늄 산화물을 함유한 유리고화체가 알곤 분위기에서 모의 화강암지하수에 의해 침출되었을 때 노란색의 우라늄화합물이 벤토나이트와 고화체의 경계면에 농축되었다. 6년간의 침출후 형성된 우라늄 화합물이 beta-uranophane 임을 XRD, 적외선 스펙트럼과 질량분석기를 이용하여 확인하였으며, 이 화합물의 용해도를 , 탈이온수에서 측정한 결과 약 이었다.

Yellowish uranium compounds were enriched at the interface between a Ca-bentonite block and a waste glass, containing about uranium oxide, in contact with the block due to the dissolution of uranium by a synthetic granitic groundwater in Ar atmosphere. The uranium compound formed for 6 years leach time was identified as a beta-uranophane using XRD, IR and mass spectrometer. The solubility of the beta-uranophane was measured to be about in de-mineralized water at .

자연환기는 처분장의 작업 환경 및 위생, 부유 방사성 핵종의 노출 등과 같은 안전문제에 있어 자연환기 자체만으로는 기계적 강제 환기에 비해서 덜 효과적이지만 처분장 내의 수분제거, 작업 환경 조성과 관련하여 라돈 (Rn) 가스의 희석과 같은 향후 처분장의 장기적 환경을 위해서는 중요한 역할을 할 수 있고, 환풍기와 같은 환기 설비를 이용해야하는 기계환기에 비해 경제적으로 매우 효과적 일수 있다. 본 논문에서는 지하 처분장의 건설 및 운영 기간동안 자연환경 조건에 따라 처분장에 스스로 생기는 자연 환기의 타당성에 대하여 기술하였다. 자연 동굴을 통한 자연환기 유사에 의해 밝혀진 증거들과, 수직갱을 갖는 산악 도로터널에서의 자연 환기 측정, 그리고 주어진 자연환기 압력에 의한 공기 발생량 계산 등을 통해서 자연 환기는 한국형 지하 방사성 폐기물 처분장에 잠재적으로 매우 유익함을 알 수 있다. 효과적으로 유도된 자연 환기는 방사성 폐기물 처분장 내에 발생하는 열과 습도, 그리고 라돈 가스를 제어하기에 경제적으로 좋은 방법이 될 수 있다. 자연환기를 통해 처분장의 전반적 열적 특성은 개선될 수 있고, 수분으로 포화된 공기는 효과적으로 건조되고 그 건조상태 유지 기간은 확장 될 수 있을 것이다.

Natural ventilation in radioactive waste repositories is considered to be less efficient than mechanically forced ventilation for the repository working environment and hygiene & safety of the public at large, for example, controlling the exposure of airborne radioactive particulate matter. It is, however, considered to play an important role and may be fairly efficient for maintaining environmental conditions of the repository over the duration of its lifetime, for example, moisture content and radon (Rn) gas elimination in repository. This paper describes the feasibility of using natural ventilation which can be generated in the repository itself, depending on the conditions of the natural environment during the periods of repository construction and operation. Evidences from natural cave analogues, actual measurements of natural ventilation pressures in mountain traffic tunnels with vertical shafts, and calculations of airflow rates with given natural ventilation pressures indicate possible benefits from passive ventilation for the prospective Korean radioactive waste repository. Natural ventilation may provide engineers with a cost-efficient method for heat and moisture transfer, and radon (Rn) gas elimination in a radioactive waste repository. The overall thermal performance of the repository may be improved. The dry-out period may be extended, and the seepage flux likely would be decreased.

원전에서 발생된 농축폐액 방사성폐기물로부터 및 를 분리 정량하기 위하여 potassium persulfate와 sulfuric acid의 산화제를 이용하는 산화증류법을 적용하였으며, 와 는 각각 기체와 HTO 액체로 순차적으로 분리되었다. 분리된 와 는 액체섬광계수기를 이용하여 계수되었고, 소광효과를 보정하여 방사능을 측정하였다. 산화증류법을 검증하기 위하여 방사성 표준물은 와 , 그리고 의 3종류, 그리고 방사성 표준물은 HTO가 이용되었다. 또한 산화되기 어려운 방향족 화합물 중 을 대상으로 가장 최적의 산화 조건을 조사하고자 황산용액 농도에 따라 FT-IR 피크 변화를 평가하였다. 방사성표준시료의 경우와 동일한 방법으로 원전 농축폐액 시료로부터 와 를 분리 검출하였는데, 그 결과 회수율은 와 가 각각 Bq/g와 Bq/g로 검출되었다.

[ ] and in the evaporator bottom (EB) discharged from the Nuclear power plant (NPP) were extracted simultaneously into a gaseous and liquefied HTO by using the chemical oxidation, which is the method to oxidize samples completely using potassium persulfate and sulfuric acid. The extracted and were counted by the liquid scintillation counter (LSC) after the quench correction. To examine the recovery of using the radioactive standards, , , and as , and HTO as were used. Also, the most suitable method for oxidizing , which is difficult to be oxidized, was investigated through FT-IR spectra according to the concentration of sulfuric acid. With the identical method, and in the EB generated in the NPP were assayed in the range of Bq/g and Bq/g, respectively.

본 연구에서는 사용후 TRISO 연료 처리를 위한 보다 효과적인 공정개발을 위하여 기존 전처리 기술에 대한 검토를 수행하였다. TRISO 연료 처리에 있어서 가장 중요한 사항은 연료입자에 포함되어 있는 탄소와 SiC성분을 효과적으로 분리하는데 있다. 공정개발 초기에 고려되었던 분쇄 후 배소공정의 경우 처리공정에서 발생되는 2차 폐기물로 인하여 분쇄 후 침출공정으로 대체 되었으나 여전히 해결해야 될 근본적인 문제점이 존재하고 있다. 따라서 본 논문에서는 TRISO 입자의 피복층 제거를 위한 새로운 개념의 열적 파쇄와 용융염 전해반응에 의한 피복층 제거 공정을 제안하였으며 각 공정에 대한 원리를 자세하게 기술하였다.

In this study, conventional head-end processes of spent TRISO fuel have been reviewed to develope more effective treatment methods. The main concerns in the TRISO treatment are to effectively separate the carbon and SiC contained in the TRISO particles. The crush-burn scheme which was considered in the early stages of the development has been replaced by the crush-leach process because of problems as a second waste being generated during the process. However, there are still many obstacles to overcome in the reported processes. Hence, innovative thermomechanical concepts and a molten salt electrochemical approach to breach the coating layers of the TRISO particle with a minimized amount of second waste are proposed in this paper and their principles are described in detail.

심부 및 천부 지질 환경을 갖는 지하 모암 내의 방사성 폐기물 처분장으로부터 유출된 핵종은 다양한 인공 및 지하 매질을 거쳐 궁극적으로 인간 생태환경으로 도달하게 된다. 그 결과로 인간에게 주는 피폭선량률을 정량적으로 계산하는 것은 처분안전성 평가의 최종 단계가 된다. 방사성폐기물에 포함된 핵종에 대해 붕괴사슬을 고려하고 방사성폐기물처분 시스템의 주요한 부분을 이루는 생태계를 구획으로 모델링 한 후 이들 구획간의 핵종이동에 대한 전이계수를 적용하여 동적 구획모델을 기반으로 하는 AMBER를 이용한 케이스화일로서 ACBIO템플릿을 개발하고 이를 이용하여 각 핵종별 선량환산인자를 평가해 보았다.

Nuclides in radioactive wastes are assumed to be transported in the geosphere by groundwater and probably discharged into the biosphere. Quantitative evaluation of doses to human beings due to nuclide transport in the geosphere and through the various pathways in the biosphere is the final step of safety assessment of the radioactive waste repository. To calculate the flux to dose conversion factors (DCFs) for nuclides appearing at GBIs with their decay chains, a template ACBIO which is an AMBER case file based on mathematical model for the mass transfer coefficients between the compartments has been developed considering material balance among the compartments in biosphere and then implementing to AMBER, a general and flexible software tool that allows to build dynamic compartment models. An illustrative calculation with ACBIO is shown.

원전에서 발생하는 건조폐수지를 함유한 고건전성용기(HIC, high integrity container)를 운반하기 위한 HIC 운반용기는 내용물의 높은 방사능으로 인하여 원자력법 및 IAEA의 안전수송규정의 B형 운반용기의 요건을 따라야 하고 정상운반 및 운반사고조건에 대하여 구조적 건전성을 유지하여야 한다. 운반용기는 최대손상을 야기하는 위치에서 단단한 바닥면 위로 9 m 높이에서의 자유낙하충격 및 연강봉 위로의 1 m 높이에서의 낙하충격을 견디어야 한다. HIC 운반용기의 개념설계를 위하여 9 m 자유낙하 및 1 m 파열조건에 대하여 ABAQUS 전산코드를 이용한 3차원동적 구조해석을 수행하고 건전성을 평가하였다.

HIC transport packaging to transport a high integrity container(HIC) containing dry spent resin generated from nuclear power plants is to comply with the regulatory requirements of Korea and IAEA for Type B packaging due to the high radioactivity of the content, and to maintain the structural integrity under normal and accident conditions. It must withstand 9 m free drop impact onto an unyielding surface and 1 m drop impact onto a mild steel bar in a position causing maximum damage. For the conceptual design of a cylindrical HIC transport package, three dimensional dynamic structural analysis to ensure that the integrity of the package is maintained under all credible loads for 9 m free drop and 1 m puncture conditions were carried out using ABAQUS code.

방사능에 오염된 시설물의 해체 작업은 예측할 수 없는 방사능의 출현으로 항상 사고의 위험성에 노출되어 있어 계획했던 해체 일정이 변경되어야 하고, 전체 공정의 재설계가 다시 수행되어야 하는 비경제적인 작업이 수없이 반복되고 있다. 해체 디지털 목업 시스템 설계에 필요한 구성인자들을 검토하였다. 조사된 단위 구성요소들은 해체 데이터베이스 시스템, 연구로 시설과 제염 및 해체 장비 모델링 시스템, 방사능 오염 분포도를 제작하는 3차원 방사화 매핑, 그리고 해체 일정을 평가하는데 기초가 되는 단위 작업별 평가식과 가중치 값 등이 있다. 독립적으로 운영되는 이들 구성 요인들을 통합된 시스템으로 만들기 위해 단위 시스템들에 대한 아키텍쳐 구현 연구가 수행되었다. 연구 결과 해체 디지털 목업 시스템을 통합된 환경에서 다양한 시나리오를 시험 평가할 수 있도록 하기위해 연구로 시설의 제염 및 해체 활동을 시각적으로 보여줄 수 있는 가시화(visualization) 모듈과 해체 일정 및 해체 비용을 평가 및 분석하는 시뮬레이션(simulation) 모듈로 구분하여 소프트웨어 아키텍쳐를 구현하였다.

It is necessary to forecast the various dismantling activities prior to dismantling nuclear facilities by using various software instead of a physical mock-up system because the dismantling in a contaminated with radioactivity cause the results of an unexpected situation. The component that needs to develop a dismantling mock-up system was examined. There are many component systems such as a decommissioning database system,3D dosimetric mapping that represents a distribution of a radionuclide contamination, a component of modeling for nuclear facility and devices include the decontamination and decommissioning. The research of software architecture about these components was carried out because these component systems that have been independently doesn't describe not only to visual an activities of Decontamination and Decommissioning(D&D) but also to evaluate it. The result was established an architecture that consist of an visualization module which could be visualized an D&D activities and a simulation module which can be evaluated a dismantling schedule and decommissioning cost.

우라늄 변환시설의 라군 슬러지에 함유된 질산염의 안정적 처리를 위해 물 첨가 용해를 실시한 뒤, 여과 케이크의 안정화 특성에 대하여 알아보았다. 물 용해에 의해 대부분의 질산염은 고농도 질산염 용액으로 제거되었으므로, 여과 케이크의 열분해는 에서 하나의 단계로 수행하였다. Muffle furnace를 이용하여 에서 5시간동안 여과 케이크의 열분해를 실시한 결과 라군 1 슬러지에 포함된 U은 의 열분해와 함께 의 형태로 안정화 되었다. 라군 2 열분해 잔류물의 경우에는 열분해 시 생성된 CaO가 냉각과정에서 수분과 반응하여 로 전환되는 것을 TG/DTA 분석과 XRD 분석을 통해 확인할 수 있었지만, 처분장에서 대기중 노출이나 지하수의 침출 등에는 안정한 화합물로 알려져 있으므로, 특별한 첨가제의 첨가 없이 단순 열분해 후 처분이 가능할 것으로 판단된다.

Thermal decomposition and stabilization characteristics of the solid cake after the dissolution of nitrate of the lagoon sludge was investigated. Most of the nitrates were dissolved in the water and removed to the filtrate, but small amount of nitrates, calcium carbonate and uranium were remained in the solid cake. The solid cake was thermally decomposed in the muffle furnace at for 5 hours. Uranium, which is in the lagoon 1, was stabilized with decomposition to form. For the lagoon 2, it is confirmed that CaO, which was created by thermal decomposition of the and , was transferred to in the air with water. Because it is known that is stable material, further additives did not need to the stabilization of the thermal decomposition of the lagoons.

본 논문에서는 핫셀에서의 원격 운전 및 유지보수 작업을 위해 개발한 천정이동 서보 조작기시스템에 대해 소개한다. 조작기 시스템은 텔레스코픽형 이송장치, 슬레이브, 마스터, 그리고 제어시스템으로 구성되어 있다. 개발한 시스템에 대해 위치 추종, 하중 취급, 신뢰성, 및 조작성에 대한 테스트를 수행하였으며 이에 대한 테스트 결과를 제시한다. 이러한 테스트 결과를 바탕으로 개선된 시스템 이 설계되었으며 이 개선된 시스템 이 차세대 공정의 실증에 적용될 예정이다.

In this paper, a prototype of the Bridge-Transported Servo Manipulator (BTSM) system is introduced, which has been developed to do operation and maintenance jobs remotely in a hot cell. The system consists of a telescopic transporter, a slave arm, a master arm, and a control system. Several tests such as a positional tracking, a weight handling, reliability, and operability have been performed and test results are presented. Based on the test results, an upgraded system which will be used during demonstrations of the advanced spent fuel conditioning process (ACP) has been designed.