Evaluation of X-ray System for Nondestructive Testing on Radioactive Waste Drums

방사성폐기물 드럼 비파괴 검사를 위한 X-ray 장비 평가

The physical and chemical properties of radioactive waste drums, which have been temporarily stored on site, should be characterized before their shipment to a disposal facility in order to prove that the properties meet the acceptance guideline. The investigation of NDT(Nondestructive Test) method was figured out that the contents in drum, the quantitative analysis of free standing water and void fraction can be examined with X-ray NDT techniques. This paper describes the characteristics of X-ray NDT such as its principles, the considerations for selection of X-ray system, etc. And then, the waste drum characteristics such as drum type and dimension, contents in drum, etc. were examined, which are necessary to estimate the optimal X-ray energy for NDT of a drum. The estimation results were that: $(R)\acute{A}$ the proper X-ray energy is under 3 MeV to test the drums of 320 ${\beta}\S$ and less; $(R)\ddot{E}$ both X-ray systems of 450 keV and/or 3 MeV might be needed considering the economical efficiency and the realization. The number of drums that can be tested with 450 keV and 3 MeV X-ray system was figured out as 42,327 and 18,105 drums (based on storage of 2006. 12), respectively. Four testing scenarios were derived considering equipment procurement method, outsourcing or not, etc. The economical and feasibility assessment for the scenarios was resulted in that an optimal scenario is dependent on the acceptance guide line, the waste generator's policy on the waste treatment and the delivery to a disposal facility, etc. For example, it might be desirable that a waste generator purchases two 450 keV mobile system to examine the drums containing low density waste, and that outsourcing examination for the high density drums, if all NDT items such as quantitative analysis for 'free standing water' and 'void fraction', and confirmation of contents in drum have to be characterized. However, one 450 keV mobile system seems to be required to test only the contents in 13,000 drums per year.

원전 부지에 저장중인 방사성폐기물을 처분장에 인도하기 전에 폐기물의 물리 화학적 특성이 인수기준에 적합한지를 검사해야 한다. 검사하는 방법 중 비파괴 검사방법에 대해 조사하였는데, 조사결과 X-ray를 이용한 비파괴 방법을 적용하면 인수검사 항목 중 '드럼내 내용물 검사', '유리수 및 채움율 정량검사'를 할 수 있는 것으로 나타났다. 본 논문에서는 먼저 X-ray 장비의 원리와 시스템 선정 시 고려해야 할 사항들에 대해 간략하게 살펴 본 후 X-ray 장비를 이용하여 검사해야 할 드럼들의 특성을 분석하였다. 분석한 특성들은 드럼의 종류, 드럼의 규격, 드럼내 내용물의 종류 등이었고 이들 특성자료를 이용하여 검사에 필요한 X-ray 소요에너지를 계산하였다. 계산 결과 드럼 크기가 320 l 이하인 드럼을 검사하기 위한 소요에너지는 3 MeV 이하로 나타났으며 경제성 및 실현가능성 측면에서 450 keV 장비와 3 MeV 장비를 조합하거나 단독으로 사용하는 것이 바람직하고 이 때 450 keV 장비를 이용하여 검사가 가능한 저밀도 드럼 수는 2006년 12월 저장기준으로 42,327 드럼, 3 MeV 장비를 이용하여 검사가 가능한 드럼 수는 18,105 드럼으로 나타났다. 검사를 수행하는 주체, 장비 구매 방안 등에 따라 4가지 검사 시나리오를 수립하고 이에 대해 경제성 및 적용 가능성을 분석한 결과 최적의 검사시나리오는 인수기준, 처리 및 처분장 인도에 대한 폐기물 발생자의 정책 등에 영향을 받는 것으로 나타났다. 예를 들어, '유리수', '채움율'에 대한 정량분석과 ‘내용물 확인’을 모두 해야 할 경우에는 밀도가 상대적으로 낮은 폐기물이 담겨있는 ‘저밀도 드럼’의 검사를 위해 450 keV 이동형 장비 2대를 구입하여 자체 검사하고 ‘고밀도 드럼’은 외주로 검사하는 것이 바람직할 수 있다. 반면‘내용물 확인’만을 비파괴 검사항목으로 할 경우에는 450 keV 급 이동형 장비 1대면 연간 13,000 드럼을 검사할 수 있는 것으로 나타났다.