Earticle

RI 폐기물 내에 있는 낮은 방사능의 요오드의 함량을 결정하기 위해 산분해법과 BPGe 감마 선분광계를 이용하는 방법이 개발되었다. 분석에 앞서 모의시료인 제염지 내에 이 일정량 첨가되었으며, 100 mL의 0.4 N 와 100 mL의 9 M , 10 mL의 30% , 1 mL의 를 넣고 산분해과정을 거치면서 증류된 용액을 응축하여 포집하였다. 의 용매추출에 의한 화학 분리과정을 거친 후 를 첨가해서 얻은 AgI 침전물을 여과하고 건조하여 측정하였다. 산분해 과정, 화학 분리과정, 여과 및 침전과정 등 세 단계로 나눠 회수율을 측정한 결과, 각각 94% 이상의 회수율을 나타냈으며, 본 연구의 측정조건에서 최소검출방사능은 0.6 Bq/g이었다.

Various kinds of RI wastes are discharged from licensed organizations of radioisotopes les such as hospitals and clinic organizations, educational organizations, research institutions, and public organizations. Radioiodines such as are radioisotopes mainly used in nuclear medicine and industry. A method for the determination of radioiodines in RI wastes has been applied to measure low level activity using acid decomposition method and HPGe gamma ray spectrometer. Prior to analysis of real samples, reference solution and 10 g of yellow tissue paper was added to flask in mantle and was heated in 100 mL of 0.4 N and 100 mL of 9 M , and then distilled after adding 10 mL of 30% and 1 mL of 30% . The condensed iodine by circulator was extracted into , then back-extracted into the aqueous phase with 10 mL of 5% solution. Finally, was measured at 364.48 keV using HPGe gamma ray spectrometer after precipitation and filtration. Chemical yield of three steps such as acid decomposition process, chemical separation process, and precipitation and filtration process was more han 94% respectively, MDA(Minimum Detectable Activity) of at this analytical condition was 0.6 Bq/g.

본 연구에서는 핵폐기물 매립장의 인공 방벽으로 사용되는 시멘트 물질들과 주변 지하수 반응 결과로 형성되는 강알칼리성 지하수와 주변 암과의 반응을 통해 변화되는 지하수 특성을 지구화학 모델링을 통해 예측하고자 하였다. 연구 결과 시멘트 수화반응을 통해서 pH는 13.3를 나타내었으며 이때 생성되는 광물들은 Brucite, Katoite, Calcium Silicate Hydrate(CSH 1.1), Ettringite, Hematitie, Portlandite였다. 이들 광물들과 경주 지역에서 채취된 지하수의 반응 모델링에서는 지하수의 pH가 12.4로 예측되었다. 이러한 강알칼리성 지하수와 주변 화강암과의 반응은 년 동안 반응속도 모델링을 통해 모사하였다. 그 결과 지하수의 최종 pH는 11.2였으며 pH는 규산염 광물과 CSH 광물들의 용해 침전에 의해 조절되고 있었다. 또한 지하수 수질도 이들 광물들과 점토광물 및 산화광물들의 용해 침전에 의해 결정되고 있었다. 본 연구 결과는 장기간 동안의 강알칼리성 지하수와 주변 암과의 반응 모델링을 통해 지구화학 및 수질 변화를 예측함으로서 인공 방벽의 안정성 평가에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

Hyperalkaline groundwater formed by groundwater-cement components and its reaction with bedrock in a nuclear waste repository were simulated by geochemical modeling. The result of groundwater-cement components reaction showed that the pH of water was 13.3 and the precipitated minerals were Brucite, Katoite, Calcium Silicate Hydrate(CSH1.1), Ettringite, Hematite, and Portlandite. The result of interaction between such minerals and groundwater sampled in Gyeongju area also showed that the pH of groundwater reached 12.4. Interaction between such hyperalkaline groundwater and granite was simulated by kinetic model during years. This result showed that the final pH of groundwater reached 11.2 and the variation of pH was controlled by dissolution/precipitation of silicate and CSH minerals. Groundwater quality was also determined by dissolution/precipitation of silicate, CSH, oxide minerals. Our results show that geochemical modeling of long-term hyperalkaline groundwater and rock interaction can contribute to the safety assessment of engineered barrier by predicting geochemical condition in repository site.

본 연구에서는 경수로 사용후핵연료로부터 다시 핵연료 물질로 재사용할 수 있는 우라늄과 초우라늄원소군을 분리/회수하기 위한 고온전해분리 공정(Pyroprocessing)의 기술적 타당성을 조사하였으며, 나아가서 핵비확산 측면에서 기존 핵연료주기기술의 대체기술로서 적합성이 있는지를 검토하였다. 먼저 고온전해분리 공정에 편입될 각종 단위공정을 조합하여 전체 공정을 구성하였다. 그리고 사용후핵연료에 들어 있는 여러 가지 물질들의 분리 과정에서, 본 연구에서 확보한 실험결과와 관련 문헌에 발표된 각종 분리도 자료를 바탕으로 문제의 원소군들 즉, 우라늄, 초우라늄원소군, 희토류, 귀금속류, 그리고 열발생원소군들이 공정흐름도에서 어떤 경로를 따라 흘러가는지 그 향방을 추적하여 보았다. 결과적으로 전체 공정의 물질수지 산출 결과에 의하면 우라늄과 초우라늄원소군(TRU)은 각각 98.0wt%, 97.0wt%가 제품으로 회수될 수 있으며 나머지 원소군들은 대부분 제거되어 방사성폐기물로 분리될 수 있음을 파악하였다. 게다가 초우라늄원소군 제품이 상당한 -방사선과 중성자선을 방출하고 있어 핵비확산에 유리하게 작용하고 있음을 알 수 있었다.

The technical feasibility of a pyroprocessing of PWR spent fuels to recover nuclear fuel materials, uranium and transuranic elements group(TRU), was examined in this study. Also its applicability as a new fuel cycle technology in terms of non-proliferation was investigated. First, various unit processes were combined to a pyroprocess. Then the flow aspects of such materials of issue as uranium, transuraniums, rare earth, noble metals and heat generating elements were examined on the flowsheet, which was obtained by the assumptions on the basis of various experimental results in this work or separation data collected from literatures. Consequently, the calculated results of the material balance for the whole process showed that uranium and TRU could be recovered as products by 98.0 % and 97.0 %, respectively, from a PWR spent fuel while removing the other elemental groups into radioactive wastes. On the one hand, the TRU product was found to emit a considerable amount of -ray as well as neutrons favorably contributing to the strategy of proliferation resistance.

폐액증발기 농축폐액의 폴리머고화를 위하여 붕산 함유 건조분말에 액상규산나트륨을 과립화제로 활용하여 점적 형태로 분사하고 평균 2~4mm 크기의 과립을 제조하는 농축폐액 과립화 설비를 제작하였다. 또한 폐수지 폴리머 고형화에 대해 미국 원자력규제위원회(NRC)의 인증을 받은 신규 고화기술을 과립화된 농축폐액에 성공적으로 적용하였다. 상기 고화설비는 기계적인 혼합 대신 중력을 이용한 in-situ 고화처리 방식으로 폐기물의 추가적인 부피증가가 없고 폐기물 적재량을 최대화할 수 있다. 생산된 폴리머 고화체의 성능평가를 위해 화재시험, 압축강도시험, 침출 및 침수시험, 방사선조사시험, 열순환시험을 표준시험법에 따라 수행하였다.

The granulation equipment of concentrated wastes is manufactured for the polymer solidification of concentrated wastes. It uses liquid sodium silicate as a granulating agent for the granulating of dried powder containing boric acid. The granulating agent is sprayed in the form of droplet and mean size of dried granules is 2~4mm. The new technology which has been used for the polymer solidification of spent resin in U.S. and certified by Nuclear Regulatory Commission (NRC) is successfully applied to concentrated wastes. This uses in-situ solidification process within drum without mechanical mixing. Maximum loading of waste can be achieved without increasing of waste volume. Polymer waste forms were evaluated with several test such as fire test, compressive strength test, leaching test, immersion test, irradiation test, and thermal cycling test according to standard test procedures.

이 논문은 사용후핵연료 차세대관리공정(ACP)에 사용되는 주요부품에 대한 방사선영향에 대하여 다룬다. 평가대상 부품으로는 중요도가 높은 것들 중에서 선택하였는데, AC 서보모터, 포텐쇼미터, 열전대, 가속도계, CCD 카메라를 그 대상으로 하였다. AC 서보모터의 경우 ACP 핫셀 내 조작기에 여러개가 사용되고 있고, 공정장치의 일부에 사용되고 있다. 포텐쇼미터는 조작기 관절의 절대 각도를 측정하기 위해 사용된다. 열전대는 금속전환장치 등의 반응기 온도 측정을 위해 사용된다. 가속도계는 탈피복시 발생하는 이상을 사전에 감지하기 위한 용도로 탈피복장치에 부착되어 있고, CCD 카메라는 조작기와 함께 공정 휴지기간에 영상 In-situ 이상감시를 하기 위한 용도로 사용된다. 다양한 방사선 중 감마선은 전기, 전자 및 로봇 부품에 가장 치명적이라고 알려져 있으므로 본 연구에서는 Co-60선원을 사용하는 감마조사시설을 이용해 방사선 영향을 평가하였다. 방사선조사결과 CCD 카메라를 제외한 다른 부품들은 방사선에 매우 강인한 특성을 보였다. 누적조사선량에 대한 각 대상 부품의 고유한 특성변화 데이터를 얻었고, 대상 부품의 성능을 보장할 수 있는 기준인 손상분기점에 대한 평가 자료를 얻을 수 있었다

This study deals with the irradiation effects on some selected components which are being used in an Advanced Spent Fuel Conditioning Process (ACP). Irradiation test components have a higher priority from the aspect of their reliability because their degradation or failure is able to critically affect the performance of an ACP equipment. Components that we chose for the irradiation tests were the AC servo motor, potentiometer, thermocouples, accelerometer and CCD camera. ACP facility has a number of AC servo motors to move the joints of a manipulator and to operate process equipment. Potentiometers are used for a measurement of several joint angles in a manipulator. Thermocouples are used for a temperature measurement in an electrolytic reduction reactor, a vol-oxidation reactor and a molten salt transfer line. An accelerometer is installed in a slitting machine to forecast an incipient failure during a slitting process. A small CCD camera is used for an in-situ vision monitoring between ACP campaigns. We made use of a gamma-irradiation facility with cobalt-60 source for an irradiation test on the above components because gamma rays from among various radioactive rays are the most significant for electric, electronic and robotic components. Irradiation tests were carried out for enough long time for total doses to be over expected threshold values. Other components except the CCD camera showed a very high radiation hardening characteristic. Characteristic changes at different total doses were investigated and threshold values to warrant at least their performance without a deterioration were evaluated as a result of the irradiation tests.

방사성폐기물 심지층 처분 시스템의 성능과 안정성을 평가하기 위해서는 처분장 환경에서의 열적, 역학적, 수리적, 화학적 거동에 대한 이해와 함께 이들 상호간의 영향을 파악하여야 한다. 복잡한 수학 모델과 모델링 기법을 요하는 THMC 복합거동에 대한 해석을 보다 효과적으로 수행하기 위해 DECOVALEX 국제공동연구가 진행되고 있다. 1992년 이후 4단계에 걸친 국제공동연구를 통해 다양한 조건에서의 THMC 복합거동을 해석하는 기법이 개발되어 왔다. 본 연구에서는 DECOVALEX의 주요 내용 및 현황을 정리하고 향후 참여방안 및 참여효과에 대해 논의한다.

For the assessment of the performance and safety of a deep underground radioactive repository system, the thermal, hydraulic, mechanical, and chemical behaviors and their coupling should be studied. In order to analyze the THMC coupling behavior more effectively, which requires complex mathematical models and modelling techniques, DECOVALEX international cooperation project was launched in 1992. Since its beginning, four major stages of the project were successfully completed and THMC modelling techniques for various conditions could be developed. In this study, the current status and major achievements from the project were reviewed and possible benefits of the participation to the project were discussed.

전세계 주요 원자력선진국들의 사용후핵연료 처리에 대한 기술 및 정책현황을 알아보고 향후 우리나라의 연구방향을 제시해 보았다. 재처리 정책을 가진 소위 핵연료주기 국가들은 최근 선진핵 연료주기기술에 기초한 새로운 사용후핵 연료 관리정책을 발표하였다. 그 정책은 사용후핵연료 내에 함유된 우라늄 또는 초우란 원소들을 재순환하고 고독성의 방사성 물질 및 장반감기를 가진 물질들을 소멸하거나 단반감기 원소로 변환하는데 초점을 맞추고 있다. 이러한 정책은 원자력의 자원 활용성을 높일 뿐만 아니라, 영구 처분할 고준위폐기물의 양을 감소시켜 궁극적으로 원자력의 지속가능성을 높여 준다. PUREX 방법에 기초한 습식재처리를 우선순위로 선택한 대부분의 국가들은 이 습식방법이 건식방법에 비해 실용화에 앞서 있음을 그 선택 의 근거로 든다. 그러나 습식방법은 건식에 비해 핵확산저항성 측면에서 더욱 민감하다. 왜냐하면 이 습식방법은 약간의 공정수정에 의해 순수 플루토늄을 회수 할 수 있기 때문이다. 반면에 아직까지 실용화 단계까지는 도달해 있지 않지만 고온 용융염을 사용하는 Pyroprocess와 같은 건식처리 방법은 순수한 플루토늄을 회수 할 수 없어서 핵비확산성 측면에서 유리하며, 제4세대 원자로로 고려되는 고속로의 핵연료주기 등에도 여러 가지 이점을 가지고 있다. 따라서 우리나라의 경우 현재 이 Pyroprocess에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

Status on the spent nuclear fuel management policy and R&D plan of the major countries is surveyed. Also the prospect of the future R&D plan is suggested. Recently so-called fuel cycle nations, which have the reprocess policy of the spent fuel, announced new spent fuel management policy based on the advanced fuel cycle technology. The policy is focused to transmute highly radioactive material and material having a very long half-life, and to recycle the Pu and U contained in the spent fuel. In this way the radio-foxily of the spent fuel as well as the amount of the high level waste to be eventually disposed can greatly be reduced. Most of countries selected the wet process as a primary option for the treatment of the spent fuel since the advanced wet process, which is based on the existing PUREX process, looks more feasible as compared with the dry process. The wet process, however, is much more sensitive in terms of proliferation-resistance compared with the dry process. The pure Pu can easily be obtained by simply modifying the process. On the other hand the pure Pu can not be extracted in the dry process based on the high temperature molten salt process such as a pyroprocess. Even though the pyroprocess technology is very premature, it has a great merit. Thus it is necessary for Korea to have a long term strategy for pursuing a spent fuel treatment technology with a proliferation resistance and a great merit for the GEN-IV fuel cycles. Pyroprocess is one of the best candidates to satisfy these purposes.

일본 정부는 사용후핵연료의 중간저장시설의 입지로 아우모리현의 무쯔시를 선정했다. 2000년부터 시작된 유치활동이 5 년만에 결실을 맺은 것이다. 한국은 사용후핵연료를 원자력 발전소 내에 저장하고 있는데 2016년이면 저장한계에 이를 것으로 전망되고 있어 일본의 사례연구는 한국에 시사하는 바가 크다. 한국은 경주에 중, 저준위 방사성 폐기물 저장시설을 성공적으로 유치한 경험이 있어 사용후핵연료의 저장시설을 유치하는 학습경험을 축적한 바 있는데 두 나라의 큰 차이점은 한국은 경쟁적인 주민투표를 통하면서 막대한 지역지원금을 지원한다는 점이고 일본은 주민투표를 시행하지 않고 지방자치 정치의 리더쉽이 문제를 해결하는 방식을 택했다는 점이다. 엄청난 지역지원금이 지원되지 않은 점도 일본의 특징이다. 본 연구가 한국의 사용후핵 연료 저장시설을 유치하는 데 도움이 되었으면 하는 바람이다.

The Japanese Government selected Mutsu, Aomori Prefecture as a provisional spent-fuel repository site. This comes as a result of the prefecture's five-year campaign to host the site since 2000. Korea stores spent nuclear fuel within sites of nuclear power plants, and expects the storage capacity to reach its limit by the year 2016. This compels Korea to learn the cases of Japan. Having successfully hosted Gyeongju as a site for low-to-intermediate-level nuclear waste repository, Korea has already learned the potential process of hosting spent fuel storage site. The striking difference between the two countries in the process of hosting the site is that the Korean government had to offer the local city a large amount of subsidy for hosting through competitive citizens' referendum among candidate cities while it was the leadership of the local municipality that enabled the controversial decision in Japan. It is also a distinguishable characteristics of Japan that not a huge subsidy is provided to the local host city. I hope this study offers an idea to Korea's future effort to select a spent-fuel host site.