• 터널과지하공간
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• 제12권1호
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• pp.52-69
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• 2002

미국 뉴멕시코주 칼스바드 동부에 위치한 WIPP 사이트가 1999년 처분 운영을 개시하였다. 이 WIPP 사이트는 미국 DOE의 방위프로그램에 의한 부산물로서의 핵폐기물인 초우라늄 방사성 폐기물 (TRU 폐기물) 만을 전담 영구 처분하는 처분장으로 처분장 성능에 대해 책임을 지고 있는 미국 에너지성 (DOE)은 이 처분장의 운영허가를 위해 WIPP 운영을 위한 ＜규제부합 인정신청 (CCA)＞을 통하여 EPA로부터 허가를 얻어 1999년 3월에 첫 처분을 시작한 것이다. 이 CCA를 위한 성능평가 관련 연구는 미 샌디아연구소를 중심으로 수행되어, 장기간에 걸친 처분장 성능평가가 1996년에 모두 마무리지어졌다. 그 성능평가 연구의 결과나 과정은 비록 우리나라가 고려하고 있는 처분 환경과는 상당히 다른 지질 형태의 것이긴 해도 그 방법론에 대한 고찰은 이제 막 고준위 방사성 폐기물 처분관련 연구를 시작하는 단계에 있는 우리에게 교육적인 효과가 지대하다는 생각이다. 따라서 이 기술보고를 통해 이러한 WIPP 사이트의 성능평가에 관련되어 어떻게 어떠한 방법론을 도입하여 불확실성 및 민감도 분석연구가 수행되어졌는지, 그리고 정량적인 불확실성 분석의 결과를 요구하는 EPA 의 규제 기준을 어떠한 논리로 만족시켰는가에 대한 개략적인 검토를 수행하여 보았다.

• 터널과지하공간
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• 제19권5호
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• pp.373-387
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• 2009

방사성폐기물의 심지층 처분과 관련하여 현재의 건설기술 및 연구수준을 감안할 때 처분터널의 건설시 시멘트 물질의 사용은 피할 수 없는 선택일 것이다. 하지만 방사성폐기물 처분의 초장기적인 설계 개념을 고려할 때, 최소한의 환경적 안정성을 감안하면 low-pH 시멘트의 개발이 매우 중요한 사안이 된다. 본 연구에서는 현재 실제 고준위폐기물 처분 후보지를 건설하고 있는 핀란드를 중심으로 스웨덴, 스위스, 프랑스 그리고 일본 등에의서 Low-pH 시멘트에 관한 연구동향에 대해 살펴보았다. Low-pH 시멘트의 규정은 완충재로서의 벤토나이트의 물리.화학적 안정성을 고려하여 $pH{\leq}11$로 설정하고 있으며, pH 저하를 위해 포졸란 계열의 혼화재를 사용하였다. 처분장 조건 및 pH 제한치를 만족시키기 위해서는 전체 건조중량의 약 40% 이상을 실리카 퓸으로 대체하고 Ca/Si 비를 0.8 이하로 유지해야 하며, 높은 단위수량 요구에 대해 선택적인 초유동화제의 주입을 적극 고려하고 있다.

• 방사선산업학회지
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• 제17권1호
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• pp.45-59
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• 2023

The transport calculation for a wide variety of radionuclides contained in high-level radioactive waste, especially spent nuclear fuel, is computationally difficult, and input data collection for this also take a considerable amount of time. Accordingly, considering limited resources, it is possible to reduce the calculation time while minimizing impact on accuracy by including only radionuclides important to calculation result through applying some criteria among potential radiation source terms that may release into environment. In this paper, therefore, we reviewed and analyzed the screening process performed to select radionuclides to be considered in the safety assessment for the KBS-3 type repository in Sweden and Finland. In both countries, it was confirmed that a list of radionuclides was selected by comprehensively considering screening criteria such as radioactivity inventory, half-life, radiotoxicity, risk quotient, and transport properties, and etc. A comparison of radionuclides included in the radiological safety assessment in both countries suggests that most of nuclides are considered in common, and a few nuclides considered only in one country are due to differences in decay chain treatment or spent fuel types. As of now, since most of information on the disposal facility in Korea has not been determined, it is necessary to comprehensively model release and transport of all radionuclides considered in Sweden and Finland when performing the radiological safety assessment. Based on these results, we derived the screening concept of selecting a list of radionuclides to be considered in the radiological safety assessment for the domestic KBS-3 type geological disposal facility, and this result is expected to be used as technical basis for confirming conformity with the safety objective. In a more detailed evaluation reflecting domestic characteristics in the future, it would be desirable to consider only radionuclides selected in accordance with the screening procedure. However, further research should be conducted to determine the quantitative limit for each criteria.

• 방사성폐기물학회지
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• 제16권2호
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• pp.195-202
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• 2018

원칙적으로, 지층 처분은 고준위 방사성 폐기물의 최종 처분을 위한 안전한 방법으로 간주된다. 그러나 사용후핵연료에 함유된 $^{99}Tc$ 및 $^{129}I$와 같은 일부 장수명 핵분열 생성물은 지하 환경에서 흡수성이 적은 음이온 핵종으로 이동성이 매우 크며 수백 keV 범위의 베타선 방출로 생태계에 피폭선량을 야기시킬 수 있다. 따라서 이 두 핵종을 효율적으로 분리하여 방사능으로 유해하지 않은 핵종으로 전환할 수 있다면 처분 안정성에 긍정적인 영향을 줄 수 있다. 이를 위한 하나의 방법은 이 두 가지 핵종을 원자로에서 수명이 짧은 핵종 또는 안정적인 핵종으로 변환하는 것이다. 이를 위해 두 핵종을 태우는 데 어느 원자로 유형이 더 효율적인지 평가하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 경수로(PWR), 중수로(CANDU) 및 고속로(SFR, MET-1000)의 $^{99}Tc$ 및 $^{129}I$의 핵 변환 시뮬레이션 결과를 비교하고 고찰하였다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제8권2호
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• pp.135-142
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• 2010

고준위폐기물처분장의 설계 및 장기 성능평가를 위한 입력 자료를 확보하기 위해, 한국원자력연구원 지하처분연구시설 부지에서 실시된 경사시추에서 얻은 암석 코어를 이용하여 화강암의 열전도도를 측정하였다. 열전도도에 미치는 함수비의 영향을 조사하기 위해 여러 가지 함수비에서 화강암의 열전도도를 측정하였다. 화강암의 광물 조성, 결정구조 및 이방성의 영향을 고려하지 않고, 비교적 측정이 용이한 유효공극률과 함수비를 이용하여 화강암의 열전도도를 예측할 수 있는 간단한 실험적 관계식이 제안되었다. 이 관계식은 지하처분연구시설 부지에서 채취한 유효공극률 2.7% 이하인 화강암의 열전도도를 10% 오차 이내로 예측할 수 있다.

• 자원환경지질
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• 제57권4호
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• pp.397-416
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• 2024

본 연구에서는 국내 고준위방사성폐기물 심층처분용 천연방벽의 수리특성 안전 기준을 평가하기 위해 심부 지질환경 수리지질 특성 평가를 수행하였다. 특히, 국내 지질환경에 적합한 심도에 따른 수리전도도와 투수계수의 분포와 추세를 평가하였으며, 이를 위해, 지하수 개발 및 관리 목적으로 수집된 다양한 현장 수리시험 자료가 사용되었다. 국내 환경에 적합한 심도-수리특성 관계 모델을 개발하기 위하여 다양한 해외 연구사례를 검토하고 심도에 따른 수리전도도 및 투수계수 추세를 설명하는 대표 모델을 확보 및 연구에 적용하였다. 국내에 적합한 수리특성 관계 모델 개발에는 확보된 자료가 포함하는 다양한 요인의 불확실성을 고려하기 위하여 앙상블 회귀분석을 적용하였다. 연구 결과, 기존 해외의 심도-수리특성 관계 모델이 국내 지질환경의 수리지질 특성을 적절히 설명하는 것을 확인할 수 있었으며, 스웨덴, 독일, 캐나다 등의 해외 국가가 제시하는 선호 수리특성 기준을 고려하였을 때, 국내 환경 또한 이에 적합한 지질환경이 존재할 가능성이 높음을 확인하였다. 또한, 저투수환경을 지시하는 수리특성 기준을 적용하였을 때, 처분고 건설에 적합한 환경이 존재할 가능성이 300m 이상의 심도부터 증가함을 보여주었으며, 500m 이상의 심도에서 단열이 지하수 흐름에 미치는 영향력이 낮을 수 있음을 보여주었다. 본 연구는 국제 규제 지침에 맞춰 국내 천연방벽의 수리지질학적 안전 기준을 수립하기 위한 기초정보로 활용될 수 있을 것이다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제13권2호
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• pp.99-112
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• 2015

본 연구에서는 고준위폐기물 처분시 완충재로 사용되는 벤토나이트의 열적 거동을 평가하기 위해 실내실험장치를 제작하였다. 그리고 실험 결과를 검증하기 위해 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 이용한 열해석을 실시하였다. 그리고 실험기간 동안의 계절변화를 감안하여 외부대기 온도에 따른 벤토나이트의 열적거동을 평가하였다. 해석결과, 스테인리스스틸이 포함된 case3 해석모델의 결과가 실험결과와 1℃ 내외의 오차를 보이며 거의 일치함을 볼 수 있었다. 그리고 계절에 따른 벤토나이트 온도 해석을 수행한 결과, 시간에 따른 온도분포 경향이 일치함을 확인하였다. 이러한 열해석을 통해 완충재를 둘러싸고 있는 물질의 열전도도와 외부대기의 온도가 벤토나이트 완충재의 열적 거동에 큰 영향을 주는 요소임을 확인할 수 있었다. 향후 열원을 포함한 벤토나이트 완충재의 수분 포화 특성 실험이 실시 될 예정이므로, 실험에 대한 검증과 예측을 위해 보다 적합한 수치해석모델 개발에 대한 연구가 필요할 것이다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제7권2호
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• pp.101-107
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• 2009

처분장 완충재의 재포화 및 열-수리-역학적 거동 규명을 위해서는 압축벤토나이트의 함수율 측정이 필수적이다. 본 연구에서는 고온, 고압 조건에서 실시간 자동계측이 가능한 습도센서를 이용하여, 여러 가지 온도와 함수율 (이하 중량함수율을 말함)을 갖는 압축벤토나이트를 대상으로 상대습도를 측정하고, 다중회귀분석으로부터 압축벤토나이트의 함수율과 상대습도 및 온도의 상관관계식을 결정하였다. 결정된 상관관계식은 건조밀도가 1,500 $kg/m^3$, 1,600 $kg/m^3$인 압축벤토나이트의 경우 각각 ${\omega}=0.196RH-0.029T+1.391({r^2=0.96)}$ 과 ${\omega}=0.199RH-0.029T+2.596({r^2=0.98)}$ 로 표시되었고, 이 관계식은 KENTEX실증실험의 벤토나이트블록 재포화 현상을 해석하는데 활용되었다.

• 터널과지하공간
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• 제29권4호
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• pp.262-279
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• 2019

고준위방사성폐기물처분장의 공학적 방벽에서는 다양한 원인으로 인해 기체가 발생한다. 만약 기체 생성 속도가 기체 확산 속도보다 빠를 경우 기체의 압력이 증가하게 되고, 기체 유입 압력(gas entry pressure)을 넘어서게 되면 기체가 급격히 벤토나이트 완충재를 통과하는 기체 이동 현상(gas migration)이 발생하게 되며 이는 사람과 주변 환경을 방사능에 노출시킬 수 있기 때문에, 공학적 방벽의 장기 건전성 확보 측면에서 기체 이동 현상을 명확히 규명하는 것이 매우 중요하다. 특히 벤토나이트 완충재와 같이 점토 물질을 다량 함유한 매질에서만 나타나는 매우 중요한 기체 흐름 현상인 팽창 흐름에 대한 수리-역학적 메커니즘을 규명하고, 기체 이동 현상의 정량적 평가를 위한 새로운 수치 해석 기법 개발 및 검증이 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 공학적 방벽에서의 기체 이동 현상을 모사하고자 역학 손상 모델 및 손상도를 고려한 2상 유동 모델을 개발하였으며, 일정 체적 경계 조건 하에서의 1차원 기체 주입 시험 모사를 통해 개발된 모델의 적용성을 검토하였다. 수치 해석 결과 공극 수압 및 응력, 기체 유출량이 팽창 흐름 발생 시 급격히 증가하는 현상을 모사할 수 있었다.

• 자원환경지질
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• 제55권3호
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• pp.219-229
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• 2022

벤토나이트는 고준위방사성폐기물 심층처분 시스템 내 완충재 후보물질로서 고려되고 있다. 본 연구에서는 시멘트-벤토나이트의 상호작용 연구에 관한 문헌을 검토하여, 시멘트-벤토나이트 상호작용이 벤토나이트 변질 및 장기 안정성에 미치는 영향을 살펴보았다. 시멘트 물질과 지하수 상호작용에 의해 생성되는 강염기성 유체에 의한 벤토나이트의 주요 변질작용은 양이온 교환, 몬모릴로나이트 용해, 2차 광물 침전, 일라이트화 등이다. 처분장 인근 암반 단열을 통해 유입된 지하수와 처분장 건설에 사용된 시멘트 물질이 접촉하여 생성된 강염기성의 침출수가 벤토나이트와 반응하면 벤토나이트의 주구성광물인 몬모릴로나이트와 부구성광물의 용해가 발생하고, 제올라이트, 규산칼슘수화물, 방해석 등의 2차 광물의 침전이 일어난다. 몬모릴로나이트가 지속적으로 용해되면 벤토나이트의 물리화학적 특성이 변할 수 있고, 이는 궁극적으로 흡착능, 팽윤능, 투수성 등 완충재로서의 벤토나이트 성능 변화를 초래할 수 있다. 또한, 벤토나이트의 변질은 온도, 반응 기간, 압력, 공극수의 조성, 벤토나이트 구성광물, 몬모릴로나이트 화학조성, 층간 양이온 종류 등의 다양한 요인에 영향을 받는다. 본 연구는 고준위방사성폐기물 심층처분 시스템 내 완충재의 장기 안정성 검증 연구를 위한 기초 자료로서 활용될 수 있다.