• 방사성폐기물학회지
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• 제18권2_spc호
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• pp.327-336
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• 2020

HANARO (High-flux Advanced Neutron Application Reactor)는 우라늄의 핵분열 연쇄반응에서 생성된 중성자를 이용하여 다양한 연구개발을 수행하는 열출력 30 MW 규모의 연구용 원자로이다. 탈기탱크는 HANARO의 부속시설에 설치되어 있다. 탈기탱크는 내부환경요인으로 인해 기체오염물질을 발생시킨다. 탈기탱크는 기체오염물질을 허용 가능한 수준 이하로 유지하기위해 필요하며 기체시료채취판넬의 분석기에 의해 모니터링 된다. 응축수가 발생하여 기체시료채취판넬의 분석기 내부로 유입된다면, 분석기의 측정 챔버 내부에 부식이 발생하여 고장을 야기한다. 응축수의 생성 원인은 탈기탱크에 존재하는 기체가 분석기로 유입되는 과정에서 탈기탱크와 분석기사이 온도 차이다. 응축수 생성을 억제하고 계통 내부에 생성된 응축수를 효율적으로 제거하기 위해 탈기탱크와 기체시료채취판넬 사이에 히팅시스템이 설치되었다. 이 연구에서 우리는 히팅시스템의 효율성을 알고자 한다. 또한 Wall Condensation Model을 이용하여 유체 입구온도, 외부온도 및 히팅 케이블 설정온도 변화에 따른 파이프 온도와 평균응축량의 변화를 모델링하였다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제34권4호
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• pp.195-200
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• 2009

원전에서는 많은 종류의 방사성물질이 생성되어 일부는 환경으로 방사성유출물로서 배출되고 있다. 이러한 방사성유출물 중에서 탄소 동위원소인 Carbon-14는 자연에서 이미 높은 준위의 백그라운드를 형성하고 있기 때문에, 원전에서 Carbon-14가 배출되더라도 환경이나 일반인의 피폭방사선량에 미치는 영향이 미미하여 과거에는 배출감시와 환경감시를 수행하지 않았다. 그런데, 핵연료 제조기술 발달과 운전방법 개선으로 핵연료로부터 불활성기체와 입자방사성물질의 방출이 계속 감소하고 있다. 또한 방사선계측기술의 향상에 따라 삼중수소와 Carbon-14 같은 저준위 베타방사능 핵종의 검출준위가 낮아져, 이들 핵종이 일반인 선량평가에서 미치는 비율이 상대적으로 높아지고 있다. 본 논문은 원자력시설에서 발생하는 Carbon-14에 대해 미국의 기술보고서와 논문 등을 검토하여 배출관리와 환경 영향평가에 대한 방사선감시의 기술적 배경을 조사하였다. 이를 바탕으로 Carbon-14 방사성핵종의 배출감시 방안에 대한 타당성을 제시하고자 하였다.

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2009년도 학술논문요약집
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• pp.177-177
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• 2009

사용후 핵연료의 건식처리 시 핵연료 다발을 절단하여 voloxidation 즉 휘발산화처리를 하면 고온에 의해 분리가 가능한 핵분열생성물의 분리와 우라늄의 산화에 의한 부피팽창으로 핵연료가 쪼개져서 입도가 작아지고 또한 핵연료가 피복재에서 쉽게 박리되게 된다. 그 결과 폐기물 처리 시에 발열핵종으로 폐기물의 저준위화시에 분리가 요망되는 Cs-137이 분리되는 장점이 있어 습식 재처리에 있어서도 바람직하다. 건식처리에 있어서는 voloxidation 으로 처리된 피복재에는 금속 지르코늄에 불순물로 함유된 우라늄의 의한 방사화 생성물과 피복재 표변에 부착/침투한 방사화 생성물이 방사능을 갖게 된다. 이러한 부착된 TRU 잔류물은 통상 1% 미만으로 알파핵종의 방사능이 원자로에서 배출시에는 고준위 기준치의 약 100배 수준이었다가 30년 냉각후에는 약 1/10 수준으로 저준위화 된다. 지르코늄 금속중에 불순물로 함유된 우라늄의 방사화로 생기는 방사능은 고준위 기준치의 10% 를 넘지 않아서 피복재의 저준위화시에 고려할 필요가 없다. 발생열은 방출시에 고준위 기준치의 약 30 배 수준에서 5년 냉각후에는 기준치 미만이 되며 30년후에는 1/8000 정도로 저준위화 된다. 사용후 핵연료를 습시처리시에 발생하는 고준위 폐기물 중 약 1/4 가 피복재 (hull) 임을 고려하면 피복재의 저준위화는 사용후 연료의 건식처리에 있어서도 필수적인 과정이다. 특히 미국의 고준위 폐기물 처분장 Yucca Mt.의 포기와 우리의 고준위 폐기불 처분장이 공론화되는 싯점에서 저준위화는 매우 필요한 기술이다. 피복재는 방사성 물질의 침투두께가 0.01mm 미만이 대부분으로 저준위화에는 표면제염에 의한 저준위화가 주로 연구되어왔다. 표면제염에 의한 저준화는 이온 빔, laser에 의한 방법, dry ice 분사에 의한 방법이 시도되었다. 염소기체를 이용하여 지르코늄의 산화막을 제거하고자 하였으나 이 산화막이 안정적이어서 표변의 연마, 아크릴 칼의 사용, 표면을 눌러서 처리하는 등 전처리하여서 염소기체 반응에 의한 표면제거 실험이 가장 효과적임이 실험적 결과이었다. 이러한 전처리로 방사능을 1/100 수준으로 낮춘다고 하더라도 지르코늄 금속중에 불순물로 함유된 우라늄의 방사화에 의해 중저준위 폐기물의 범주에서 벗어나지 않으므로 재활용에는 제한이 있다. 또한 전처리(표면제염)하여 분리되는 고준위는 다른 고준위 염폐기물과 함께 처리하여 발열 핵종을 제거하면 중저준위화가 가능하다. 저준위화 된 hull폐기물에는 지르코늄 금속에 불순물로서 함유되어있는 우라늄에 의한 방사능을 갖는데 이들의 제거나 분리는 지르코늄 합금 피복재 원료물질에 불순물로 함유하는 우라늄의 함량을 낮추는 것과 유사한 문제이다. 현재까지 지르코늄합금 피복재에 우라늄이 불순물로 함유된 것을 사용함으로 원자로내에서 방사화되어서 방사능을 갖게 되는 것은 피할 수가 없다. 따라서 저준위화 처리된 피복재는 장기 보관으로 방사능을 감쇠시켜서 재활용하도록 한다. 처리 방법으로는 초고압 압축저장, 시멘트 고화, 합성암석에 의한 고화법 등으로 장기간 보관 후에 금속으로서 재활용한다.

• 터널과지하공간
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• 제30권4호
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• pp.382-393
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• 2020

고준위방사성폐기물을 처분하기 위한 심층처분시스템의 공학적 방벽은 처분 용기에서 방사성 핵종 누출이 발생하더라도 주변 암반으로의 누출 속도를 늦춰주는 역할을 수행해야하기 때문에 장기적으로 그 성능을 유지하여야 한다. 특히 벤토나이트 완충재와 같이 점토 물질을 다량 함유한 매질에서만 나타나는 기체 흐름 현상인 팽창 흐름은 벤토나이트 완충재의 장기 성능에 영향을 미칠 수 있기 때문에 이 현상을 명확히 규명하는 것이 매우 중요하다. 이에 따라 DECOVALEX-2019 Task A에서는 팽창 흐름에 대한 수리-역학적 메커니즘을 규명하고, 기체 이동 현상의 정량적 평가를 위한 새로운 수치 해석 기법 개발 및 검증을 수행하고자 진행되었다. 이를 위해 본 연구에서는 기존의 전통적인 다공성 매질에서의 2상 유동 및 유효응력 개념을 고려한 역학 모델을 기반으로, 손상도 개념을 적용함으로써 매질의 변형에 의한 기체의 팽창 흐름을 모사할 수 있는 수리-역학적 상호작용을 고려한 해석 모델을 개발하였다. 또한 개발된 모델을 이용하여 1차원 및 3차원 기체 주입 시험 결과와의 비교를 통해 모델 검증 및 적용성 검토를 수행하였다. 수치 해석 결과 기체 압력에 의한 팽창 흐름으로 인한 갑작스러운 공극 수압, 응력, 기체 주입량 및 유출량 증가 현상을 확인할 수 있었지만, 개발된 해석 모델에서 수리-역학적 상호작용의 영향이 과소평가 되는 한계를 확인할 수 있었다. 그럼에도 불구하고 본 연구는 팽창 흐름에 대한 예비 모델을 제공하고 후속 연구의 발전된 모델을 개발하기 위한 기반을 제공한다는 점에서 의의가 있다. 또한 본 연구에서 개발된 수리-역학적 상호작용을 고려한 수치 모델은 향후 실험실 및 현장 시험 결과 데이터 분석에 활용될 수 있을 뿐만 아니라, 실제 고준위방사성폐기물 심층처분시스템의 장기 성능평가에도 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 지질공학
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• 제24권4호
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• pp.535-550
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• 2014

지하수내 존재하고 있는 자연방사성물질인 우라늄과 라돈-222의 산출특성과 지화학적 기원을 알아보기 위해 괴산지역 연구부지내 120 m 깊이의 지하수 관정을 시추하여 심도별 시추코어의 암석화학적 특성과 지하수의 화학적 특성을 분석하였다. 시추코어 샘플 분석과 함께 더블패커시스템과 베일러를 이용하여 8개의 심도별 지하수 시료를 채취하여 지화학적 특성 분석을 수행하였다. 시추코어 분석결과, 주요 암종은 화강반암과 점판암이었으며 일부 구간에서는 탄산염암과 석회규산염암, 페그마타이트가 확인되었다. 심도별 지하수의 pH는 7.8~8.4의 범위이며, 화학적 유형은 Na-$HCO_3$형태를 보였다. 암석 및 광물 내 우라늄과 토륨의 함량은 각각 < 0.2~14.8 ppm과 0.56~45.0 ppm의 범위였으며, 암석현미경과 전자현미경(EPMA) 관찰 결과 자연방사성원소(우라늄) 함유 광물은 흑운모내 포획된 모나자이트 광물인 것으로 확인되었다. 우라늄은 이들 광물의 주요 구성원소를 치환하여 존재하는 것으로 보이며 파쇄대와 같은 주요 대수층 구간에서 용해되어 지하수와 함께 용출되는 것으로 보인다. 라돈-222의 함량은 우라늄의 함량과 어떠한 상관성을 보이지 않았으며 향후, 라돈가스 기원 추적을 위해서는 헬륨과 네온 등 영족기체 동위원소비를 이용한 간접적인 방법을 적용하여 분석할 필요가 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제4권1호
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• pp.5-13
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• 1979

공기시료채칩 종료후 공기여과지에 채집된 시료중 방사능을 일정한 시간구간을 두어 계측함으로써 얻은 붕괴곡선을 이론적 방법에 의하여 분석할 수 있는 간단한 방법을 개발하였으며, 이 방법을 이용하여 라돈 붕괴생성물 각각의 공기중 방사능 농도를 결정하였다. 라돈 붕괴생성물 각 핵종의 방사능 농도는 알파붕괴, 시료채집시간, 그리고 수치계수의 함수로 표시된 방정식으로 부터 얻었다. 그리고 대기중 라돈 붕괴생성물 개개의 방사평형상태도 또한 조사하였다. TRIGA Mark-III 원자로실내에서 채집한 공기시료는 상당히 비평형상태에 있었다. 라돈 붕괴생성물들 간의 방사성 불평형의 정도는 공기와류조건과 관련된 공기시료 채집시간에 따라 상당히 달라지는 것같았다. 본 연구 결과에서 얻은 자료는 인체 내부방사선 피폭선량평가와 기체 방사성 물질 방출감시기 교정에 유용한 기초자료가될 것이 확실하다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제25권2호
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• pp.81-87
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• 2000

현재 영광원전에서 정상운전중 기체 방사성물질의 대기확산 평가를 위해 XOQ_DW 코드가 이용되고 있다. 이 코드는 기본적으로 XOQDOQ 코드에 근거하여 개발되었으며, 정상운전 및 사고시 피폭평가를 수행하기 위하여, 사고시 대기확산을 평가하는 방법이 첨가되어야 한다. 사고시 대기확산을 평가하기 위해서 USNRC Reg. Guide 1.145에 기초하여 개발된 PAVAN 코드에 근거하여 가상 사고시 대기확산 코드인 XOQAR 코드가 개발되었다. 이 코드는 XOQ_DW 코드와의 인터페이스를 통하여 XOQ_DW 코드의 입력인 지형 모델 그리고 XOQ_DW 코드의 출력인 연평균 대기확산인자가 본 코드의 입력으로 이용되었다. 본 코드를 이용하여 제한구역경계와 저인구지대 경계에서 대기확산인자 값이 바다방향을 제외한 최대값은 각각 $1.33{\times}10^{-4}$와 $7.66{\times}10^{-6}$ sec/$m^3$이었다. 본 코드의 개발을 통하여 영광원전에서 정상운전 및 사고시 대기확산을 평가할 수 있는 코드 시스템을 갖추게 되었다. 또한 개발된 코드는 산악이 많은 우리나라 다른 발전소에 적용하기 위해 산악지형 입력변경을 통하여 적절히 사용될 수 있을 것이다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2001년도 추계학술발표회 초록집
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• pp.41-41
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• 2001

포항가속기의 초고진공 세정기술은 초고진공 영역에서의 기체방출을 최소화하기 위한 것으로 발생한 오염원을 추적하여 큰 오염원 부터 시작하여 단계적으로 진행해 미세한 오염원 을 제거해 나가는 방법을 적용하고 있다. 이러한 극청정한 진공표면을 얻기 위해서는 표면과 오염물질 사이의 결합에너지를 극복해야 한다. 오염물 제거 방법으로는 물리.전기.화학적인 방법을 모두 적용하며 그리스 및 절삭유를 비롯해 흡착된 탄화수소와 불순물 성분 또는 산소나 황과 같은 반응성 원소와의 화합물 등을 효과적으로 제거한다. 또한, 세정 과정 에서 생성될 수 있는 수소, 불규칙한 산화물, 질화물, 염화물, 그리고 탄수화물을 최소화하여 초고진공 영역에 도달할 수 있는 방법을 제공한다. 본 논문에서는 포항가속기 연구소의 초고진공 환경을 확보하기 위한 화학세정 설비 및 응용기술, 주요 진공 구성재료의 표면 분석 결과를 소개하고자 한다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제9권1호
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• pp.26-32
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• 1984

원자발전소의 가동에 따른 기체상 방사성물질의 방출로부터 주변주민이 받는 피해는 정상상태와 사고 경우로 나눠서 해석하게 된다. 정상상태 경우 방사성물질의 대기확산 모델은 주로 연평균 통계치를 사용하는 Gaussian식을 채택하나 사고결과 해석시에는 풍향 풍속의 변화를 추적하는 실시간(real time) 확산모델을 이용한다. 본고에서는 고려 원자력발전소의 정상가동에 따른 $1977{\sim}1982$년 6개년에 걸친 주변주민의 피복 선량을 Gaussian 직선제도 모델에 의한 대기확산인자치로 계산하였으며 사고경우에 대해서 요구되는 대상지역 주변의 대기확산계수 특성치를 구하는 간편한 영상처리방식을 실제 실험을 통해 제시하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제27권5호
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• pp.767-774
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• 1995

방사성 동위원소 추적자를 포함한 모의폐기물의 시험소각을 통하여 $^{60}$Co, $^{54}$Mn 및 $^{137}$Cs의 소각공정에서의 거동을 고찰하였다. 공정 내에서 비휘발성 방사성 핵종들인 $^{60}$Co 및 $^{54}$Mn의 거동은 입자상 물질의 거동과 유사하였다. $^{60}$Co 및 $^{54}$Mn의 제염계수(DF) 는 각각 4.7$\times$$10^{5}$ 및 6.2$\times$$10^{5}$ 이었다. 반휘발성인 핵종의 거동은 소각온도의 의존성을 보여주었다. 반휘발성 $^{137}$Cs의 제염계수는 85$0^{\circ}C$ 및 $700^{\circ}C$ 의 다른 소각온도에서 각각 2.8$\times$$10^3$, 2.6$\times$$10^4$이었다. 원자력 발전소(NPS) 고리 3, 4호 기에서 운반된 건조 방사성폐기물(DAW)에 대한 시험소각도 실시하였다. 폐기물에 포함된 총 베타 /감마 방사능에 대한 제염계수가 1.1$\times$$10^{5}$ 이었다. 앞의 추적자 시험의 결과 및 건조 고체폐기물 내 핵종분포에 기준을 둔 예상제염계수보다 다소 높은 값을 보였다. 굴뚝에서의 배출농도는 0.019 Bq /N $m^3$으로 기체상 배출물에 대한 최대허용농도(MPC)를 만족시킬 수 있었다.