지하 동굴식 중-저준위 방사성 폐기물 처분장의 환기시스템 고찰

A Study on Ventilation System of Underground Low-Intermediate Radioactive Waste Repository

지하 동굴식 처분장의 건설, 운영 및 중-저준위 방사성폐기물을 처분한 이후 발생하게 되는 오염물질(Rn, CH CO, HS, Radiolysis에 의한 방사능 가스 등)은 적절한 공기량을 필요로 한 곳에 정확히 분배시킬 수 있는 환기시스템에 의해 통제되도록 하여야한다. 특히 지하 처분장은 여러 개의 진입 터널, 저장 터널, 공기 유입-배기 터널, 수직갱 등으로 이루어진 복잡한 회로망의 형태로 나타나기 때문에 이에 적절한 기술적 접근이 필요하다. 본 논문에서는 이러한 환기시스템 구축을 위한 기술적 접근을 위해 미국의 WIPP (Waste Isolation Pilot Plant)처분장과 스웨덴의 SFR (Slutforvar for Reaktoravfall) 중-저준위 처분장을 모델로 하여 두 처분장의 소요환기량을 선정하고 설계상 통풍로의 단면적, 길이, 표면 거칠기 등을 고려한 환기회로를 구성하였으며, 수학적으로 계산되는 각 회로의 저항에 대해 기술하였다. 또한 이를 바탕으로 적절한 선풍기의 용량과 수직갱 운용방안을 설계하였다. 두 처분장의 지형상의 규모 및 환기시설 비교 결과, SFR 처분장에 비해 WIPP 처분장에서와 같이 병렬구조가 많을수록 처분장 전체의 저항이 감소되며 이러한 결과로 환기시스템의 운용비 절감효과를 얻을 수 있다는 결론을 얻었다. 따라서 처분용량 증대를 위한 대단면의 SFR 처분장 구조와 전체 저항 감소를 위한 WIPP 처분장의 병렬구조를 조합한 형태가 가장 합리적이며 효율적인 환기가 이루어질 수 있을 것으로 사료된다.

The pollutants (Rn, CH, CO, HS, radioactive gas from radiolysis) were generated from the process of construction and operation of underground repository, and after disposal of low-intermediate radioactive waste inside there must be controlled by a ventilation system to distribute them in area where enough air is supported. Therefore, a suitable technical approach is needed especially at an underground repository that is equipped with many entry tunnels, storage tunnels, exhaust-blowing tunnels, and vertical shafts in complicated network form. For the technical approach of such a ventilation system, WIPP (Waste Isolation Pilot Plant) in U. S and SFR (Slutforvar for Reaktorafall) low-intermediate radioactive waste repository in Sweden were selected as the models, for calculating the required air quantity, organizing a ventilation network considering cross section, length, surface roughness of the air passage, and describing a calculation of resistance of each circuit. Based on these procedures, a best suited ventilation system was completed with designing proper capacity of fans and operating plan of vertical shafts. As a result of comparing the two repositories based on the geometry dimensions and ventilation facility equipment operation, more parallel circuit as in WIPP, brought decrease in resistance for entire system leading to reduce of operating costs, and the larger cross-sectional area of the SFR, the greater the percentage of disposal capacity. Accordingly, the mixture of parallel circuit of WIPP repository for reducing resistance and SFR repository formation for enlargement of disposal capacity would be the most rational and efficient ventilation system.