Determination of Radionuclide Concentration Limit for Low and Intermediate-Level Radioactive Waste Disposal Facility II: Application of Optimization Methodology for Underground Silo Type Disposal Facility

Sung-Wook Hong,Min Seong Kim,Kang Il Jung,Jin Beak Park 한국방사성폐기물학회 2017 방사성폐기물학회지 Vol.15 No.3

2014년 12월 사용 승인된 경주 중저준위 방사성폐기물 동굴처분시설은 중저준위 방사성폐기물의 처분을 위해 운영중이나 중준위 방사성폐기물을 처분할 수 없다. 왜나하면 기존 중준위 방사성폐기물이 원자력안전위원회 고시 2014-003호에 따라 방사성폐기물 준위가 세분화되었으며, 기존의 중저준위 방사성폐기물 핵종별 처분농도제한치 값이 변경되었으나 이를 고려 하지 못하였기 때문이다. 중준위 방사성폐기물의 안전한 처분을 위해 IAEA에서 제시한 방법론과는 달리 방사능량 산출 시 적용된 가용데이터를 기반으로 기존의 설정된 극저준위 및 저준위 방사성폐기물의 처분농도제한치를 고려하여 1단계 동굴 처분시설의 중준위 방사성폐기물에 대한 처분농도제한치를 설정하였다. 단, 14C의 경우 처분농도제한치 외에 추가적인 방사 능량 제한이 필요함을 확인하고 우물이용시나리오를 통해 1단계 동굴처분시설의 총방사능량을 제한하였다. 설정된 중준위 방사성폐기물 처분농도제한치와 14C의 총방사능량이 적용된 방사능량에 대해 운영 중 및 폐쇄 후 시나리오의 평가결과가 모 두 성능목표치를 만족함을 확인하여, 도출된 중준위 방사성폐기물 처분농도제한치가 1단계 동굴처분시설의 중준위 방사성 폐기물 처분농도제한치로 사용할 수 있음을 확인하였다. 처분 안전성 증진을 위해 방사성폐기물 발생기관의 데이터를 추가 확보하며, 14C의 누적방사능량을 관리해 나갈 계획이다. The Gyeongju underground silo type disposal facility, approved for use in December 2014, is in operation for the disposal of low and very low-level radioactive wastes, excluding intermediate-level waste. That is why the existing low-level radioactive waste level has been subdivided and the concentration limit value for intermediate-level waste has been changed in accordance with Nuclear Safety Commission Notice 2014-003. For the safe disposal of intermediate-level wastes, new optimization methodology for calculating the concentration limit of intermediate radioactive level wastes at an underground silo type disposal facility was developed. According to the developed optimization methodology, concentration limits of intermediate-level wastes were derived and the inventory of radioactive nuclides was evaluated. The operation and post closure scenarios were evaluated for the derived radioactive nuclide inventory and the results of all scenarios were confirmed to meet the regulatory limit. However, in case of 14C, it was confirmed that additional radioactivity limitation through a well scenario was needed in addition to the limit of disposal concentration. It was confirmed that the derived intermediate concentration limit of radioactive waste can be used as the intermediate-level waste concentration limit for the underground disposal facility. For the safe disposal of intermediate-level wastes, KORAD plans to acquire additional data from the radioactive waste generator and manage the cumulative radioactivity of 14C.

중저준위방사성폐기물 처분시설의 처분농도제한치 설정에 대한 고찰 II: 최적화 방법론 개발 및 적용

홍성욱,김민성,정강일,박진백 한국방사성폐기물학회 2017 방사성폐기물학회지 Vol.15 No.3

2014년 12월 사용 승인된 경주 중저준위 방사성폐기물 동굴처분시설은 중저준위 방사성폐기물의 처분을 위해 운영중이나 중준위 방사성폐기물을 처분할 수 없다. 왜나하면 기존 중준위 방사성폐기물이 원자력안전위원회 고시 2014-003호에 따라 방사성폐기물 준위가 세분화되었으며, 기존의 중저준위 방사성폐기물 핵종별 처분농도제한치 값이 변경되었으나 이를 고려 하지 못하였기 때문이다. 중준위 방사성폐기물의 안전한 처분을 위해 IAEA에서 제시한 방법론과는 달리 방사능량 산출 시 적용된 가용데이터를 기반으로 기존의 설정된 극저준위 및 저준위 방사성폐기물의 처분농도제한치를 고려하여 1단계 동굴 처분시설의 중준위 방사성폐기물에 대한 처분농도제한치를 설정하였다. 단, 14C의 경우 처분농도제한치 외에 추가적인 방사 능량 제한이 필요함을 확인하고 우물이용시나리오를 통해 1단계 동굴처분시설의 총방사능량을 제한하였다. 설정된 중준위 방사성폐기물 처분농도제한치와 14C의 총방사능량이 적용된 방사능량에 대해 운영 중 및 폐쇄 후 시나리오의 평가결과가 모 두 성능목표치를 만족함을 확인하여, 도출된 중준위 방사성폐기물 처분농도제한치가 1단계 동굴처분시설의 중준위 방사성 폐기물 처분농도제한치로 사용할 수 있음을 확인하였다. 처분 안전성 증진을 위해 방사성폐기물 발생기관의 데이터를 추가 확보하며, 14C의 누적방사능량을 관리해 나갈 계획이다. The Gyeongju underground silo type disposal facility, approved for use in December 2014, is in operation for the disposal of low and very low-level radioactive wastes, excluding intermediate-level waste. That is why the existing low-level radioactive waste level has been subdivided and the concentration limit value for intermediate-level waste has been changed in accordance with Nuclear Safety Commission Notice 2014-003. For the safe disposal of intermediate-level wastes, new optimization methodology for calculating the concentration limit of intermediate radioactive level wastes at an underground silo type disposal facility was developed. According to the developed optimization methodology, concentration limits of intermediate-level wastes were derived and the inventory of radioactive nuclides was evaluated. The operation and post closure scenarios were evaluated for the derived radioactive nuclide inventory and the results of all scenarios were confirmed to meet the regulatory limit. However, in case of 14C, it was confirmed that additional radioactivity limitation through a well scenario was needed in addition to the limit of disposal concentration. It was confirmed that the derived intermediate concentration limit of radioactive waste can be used as the intermediate-level waste concentration limit for the underground disposal facility. For the safe disposal of intermediate-level wastes, KORAD plans to acquire additional data from the radioactive waste generator and manage the cumulative radioactivity of 14C.

The Study for Reducing the Borrowing Cost for LILW Disposal

Beomin Kim,Chang-Lak Kim 한국방사성폐기물학회 2014 방사성폐기물학회지 Vol.12 No.2

원자력발전소 및 산업계에서 발생하는 중·저준위방사성폐기물을 처분하기 위한 처분장이 2014년경 준공될 것으로 예상된다. 방사성폐기물 처분을 위해서는 물리적인 처분시설의 확보도 중요할 뿐만 아니라 발생자와 처분사업자 등 각종 이해관계자들이 모두 수긍할 수 있는 비용부과체계 마련도 중요하다. 우리나라의 처분비용은 해외의 다른 국가에 비하여 높은 편에 속하며 이는 폐기물 발생자와 처분사업자에게 많은 부담을 주고 있다. 우리나라의 처분비용이 높은 이유는 처분장 확보를 위한 사회적 비용 또는 건설비가 다른 국가에 비하여 상대적으로 높은 이유도 있겠으나, 처분장 건설을 위해 조달한 비용에서 발생한 금융비용이 보다 큰 요인으로 작용하고 있다. 본 연구에서는 처분사업의 지속가능한 사업체계 마련을 위해 비용 구조를 분석함으로서 처분비용 중 금융비용을 낮추기 위한 방안을 모색하고자 한다.

중 · 저준위방사성폐기물처분사업에서 금융비용 감소를 위한 연구

김범인,김창락 한국방사성폐기물학회 2014 방사성폐기물학회지 Vol.12 No.2

원자력발전소 및 산업계에서 발생하는 중·저준위방사성폐기물을 처분하기 위한 처분장이 2014년경 준공될 것으로 예상된 다. 방사성폐기물 처분을 위해서는 물리적인 처분시설의 확보도 중요할 뿐만 아니라 발생자와 처분사업자 등 각종 이해관 계자들이 모두 수긍할 수 있는 비용부과체계 마련도 중요하다. 우리나라의 처분비용은 해외의 다른 국가에 비하여 높은 편 에 속하며 이는 폐기물 발생자와 처분사업자에게 많은 부담을 주고 있다. 우리나라의 처분비용이 높은 이유는 처분장 확보 를 위한 사회적 비용 또는 건설비가 다른 국가에 비하여 상대적으로 높은 이유도 있겠으나, 처분장 건설을 위해 조달한 비용 에서 발생한 금융비용이 보다 큰 요인으로 작용하고 있다. 본 연구에서는 처분사업의 지속가능한 사업체계 마련을 위해 비 용 구조를 분석함으로서 처분비용 중 금융비용을 낮추기 위한 방안을 모색하고자 한다. The repository for the disposal of LILW which is generated from nuclear power plants and industries is expected to be completed in 2014. For the disposal of LILW, it is important to secure a disposal facility itself, but it is also very important to establish a reasonable charging system which all shareholders are satisfied with. Korea’s disposal fee for LILW is higher than other countries’ fee, which is a burden to waste generators as well as the waste management organization. The partial reason for the high disposal fee is put on the high social and construction cost when compared with other countries. However the major reason is put on the excessive borrowing cost that is used for the construction of the LILW disposal facility. In this study, we proposed the way to reduce the excessive borrowing cost for sustainable project managements of LILW disposal by analyzing a cost structure.

경주 중·저준위방사성폐기물 처분시설 시공사례 및 현황

신영림,이종원 한국자원공학회 2017 한국자원공학회지 Vol.54 No.4

This paper presents the status and experiences of Low and Intermediate-level radioactive Waste(LILW) disposal facility in Korea. The LILW disposal facility of 800,000 drums (200 L/drum) is being constructed in the site of KORAD's LILW Disposal Center(206 m2, Gyeongju-si). The first stage of the LILW facility construction was completed in June 2014, and approved for use by Nuclear Safety and Security Commission (NSSC) in December 2014. The first stage of the LILW facility is a type of underground silo with disposal capacity of 35,200 m3 (100,000 drums). The second stage of the LILW facility is under construction to be completed by December 2020. Site construction is currently underway. The second stage of the LILW facility is a type of near-surface disposal with disposal capacity of 32,875 m3 (125,000 drums) 이 논문에서는 한국의 중·저준위 방사성폐기물(이하 방폐물) 처분시설의 건설과 시공사례 등을 제시하였다. 현재 경주시 소재 한국원자력환경공단의 환경관리센터 부지 약 206만 m2에서 총 80만 드럼(드럼 당 200 L) 규모의 중· 저준위 방폐물 처분시설 건설사업이 진행되고 있다. 1단계 동굴처분시설은 2014년 6월에 건설이 완료되었으며, 원자 력안전위원회로부터 같은 해 12월에 사용승인을 받았다. 1단계 동굴처분시설은 지하에 사일로를 건설하는 방식이며, 처분용량은 35,200 m3으로 총 10만 드럼의 방폐물을 처분할 수 있다. 2단계 표층처분시설은 현재(2017.6) 부지정지공 사를 진행 중으로, 2020년 12월 준공 될 예정이다. 2단계 표층처분시설은 지표면에 콘크리트 구조물을 건설하여 방폐 물을 처분하는 방식이며, 처분용량은 32,875 m3으로 총 12.5만 드럼의 방폐물을 처분할 수 있다

Comprehensive Development Plans for the Low- and Intermediate-Level Radioactive Waste Disposal Facility in Korea and Preliminary Safety Assessment

Kang Il Jung,Jin Hyeong Kim,Mi Jin Kwon,Mi Seon Jeong,Sung Wook Hong,Jin Beak Park 한국방사성폐기물학회 2016 방사성폐기물학회지 Vol.14 No.4

경주 방사성폐기물 처분시설은 향후 80만 포장물을 처분할 계획이며 다양한 처분방식 및 관리형태를 가진 복합계가 될 것이다. 본 논문에서는 전체부지 처분용량(80만 포장물) 처분시설의 단계별 개발에 따른 영향을 평가하기 위하여 처분시설 종합개발계획(안)에 따른 예비안전성평가를 수행하였다. 각 시나리오에 대한 안전성평가결과 처분시설의 성능목표치를 만족하였다. 다만, 전체처분시설의 안전성 평가결과에 중준위 방사성폐기물로 인하여 1단계 동굴 처분시설이 가장 크게 영향을미치므로 처분시설의 안전성 향상을 위하여 처분방사능량제한 설정 등 관리방안이 필요하다. Safety Case 단계별 구축을 통하여 중·저준위 방사성폐기물 처분시설 종합개발 과정에서 인지된 불확실성을 저감하여 안전성을 증진 시킬 수 있을 것으로 판단된다. The disposal facility in Gyeongju is planning to dispose of 800,000 packages of low- and intermediate- level radioactive waste. This facility will be developed as a complex disposal facility that has various types of disposal facilities and accompanying management. In this study, based on the comprehensive development plan of the disposal facility, a preliminary post-closure safety assessment is performed to predict the phase development of the total capacity for the 800,000 packages to be disposed of at the site. The results for each scenario meet the performance target of the disposal facility. The assessment revealed that there is a significant impact of the inventory of intermediate-level radionuclide waste on the safety evaluation. Due to this finding, we introduce a disposal limit value for intermediate-level radioactive waste. With stepwise development of safety case, this development plan will increase the safety of disposal facilities by reducing uncertainties within the future development of the underground silo disposal facilities.

보조지표를 활용한 중 · 저준위 처분시설 성능평가 : 방사성 핵종 플럭스 사례연구

정강일,정미선,박진백 한국방사성폐기물학회 2015 방사성폐기물학회지 Vol.13 No.1

방사성폐기물 처분시설을 보유하고 있는 국가들은 방사성폐기물 처분시설 시스템의 이해도 제고 및 신뢰성 증진을 위해서는다양한 보조지표를 선정하여 평가하고 있다. 본 논문에서는 처분시설에 적용되는 국외 처분시설의 보조지표들을 조사하고,우리나라 월성 중·저준위 방사성폐기물 처분시설에서 근계지역의 공학적 방벽과 원계지역의 자연방벽 성능평가를 위해 연속적인 방벽에서의 방사성 핵종 이동을 보여줄 수 있는 방벽 간의 방사성 핵종 플럭스를 보조안전지표로 선정하여 적용하였다. 처분시설의 정상시나리오를 콘크리트 사일로의 건전조건과 열화조건으로 나누어 방벽별 성능평가를 수행하였으며, 방사성 핵종에서 방벽별 지연성능 기여도를 확인하였다. 콘크리트가 건전한 경우에서 공학적 방벽의 방벽별 상세성능을 파악하였으며, 열화콘크리트의 경우, 공학적 방벽의 성능저하도 및 자연암반과의 상대적 중요도를 정량적으로 확인하였다. 향후본 연구 결과는 2단계 표층처분시설 설계 최적화 및 방벽성능의 검증방법으로 활용할 수 있다. 아울러, 향후에는 처분시설의Safety Case 구축과 안전성의 이해 제고 및 신뢰성 증진을 위하여 지속적으로 보조지표를 추가 선정하여 평가하고자 한다. The use of complimentary indicators, other than radiation dose and risk, to assess the safety of radioactive waste disposalhas been discussed in a number of publications for providing the reasonable assurance of disposal safety and convincing thepublic audience. In this study, the radionuclide flux was selected as performance indicator to appraise the performance ofengineered barriers and natural barrier in the Wolsong low- and intermediate-level waste disposal facility. Radionuclide fluxshowing the retention capability by each compartment of the disposal system is independent of assumptions in biospheremodel and exposure pathways. The scenario considered as the normal scenario of disposal facility has been divided intointact or degraded silo concrete conditions. In the intact silo concrete, the radionuclide flux has been assessed with respectto the radionuclide retardation performance of each engineered barrier. In the degraded silo concrete, the radionuclide fluxhas been explored based on the performance degradation of engineered barriers and the relative significance of naturalbarrier quantitatively. The results can be used to optimally design the near-surface disposal facility being planned as thesecond project phase. In the future, additional complimentary indicators will be employed for strengthening the safety casefor improving the public acceptance of low- and intermediate-level waste disposal facility.

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

Young-MIn Kim,O-Sang Kwon,Chan-Hoon Yoon,Sang-Ki Kwon,Jin Kim 한국방사성폐기물학회 2007 방사성폐기물학회지 Vol.5 No.1

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.

방사성동위원소 폐기물의 국내육상운반에 관한 방사선영향 평가

서명환,홍성욱,박진백 한국방사성폐기물학회 2016 방사성폐기물학회지 Vol.14 No.3

경주 중·저준위 방사성폐기물 처분시설의 운영에 따라, 한국원자력연구원(대전)에 임시보관 중인 방사성동위원소폐기물을 처분시설로 육상운반하였다. 본 연구에서는 방사성동위원소폐기물의 국내육상운반에 따른 작업자 및 일반인에 대한 방사선 피폭선량을 평가하고 그 결과를 국내 방사선피폭 법적제한치와 비교하였다. 또한 방사성폐기물의 상하차 작업 시 작업자와 드럼 간 거리 및 방사성핵종 누출율의 변화에 따른 예상피폭선량의 민감도를 분석하였다. 정상 및 사고조건에서의 예상피폭선량은 국내 법적제한치를 충분히 만족하였음을 확인하였다. Korea Radioactive Waste Agency (KORAD) began to operate the low and intermediate level radioactive waste disposal facility in Gyeongju and to transport the radioactive waste containing radioactive isotopes from Daejeon to the disposal facility for the first time at 2015. For this radioactive waste transportation, in this study, radiological impact assessment is carried out for workers and public. The dose rate to workers and public during the transportation is estimated with consideration of the transportation scenarios and is compared with the Korean regulatory limit. The sensitivity analysis is carried out by considering both the variation of release ratios of the radioactive isotopes from the waste and the variation of the distances between the radioactive waste drum and worker during loading and unloading of radioactive waste. As for all the transportation scenarios, radiological impacts for workers and public have met the regulatory limits.

우리나라 중・저준위 방사성폐기물 처분시설 종합개발계획(안)과 예비안전성평가

정강일,김진형,권미진,정미선,홍성욱,박진백 한국방사성폐기물학회 2016 방사성폐기물학회지 Vol.14 No.4

The disposal facility in Gyeongju is planning to dispose of 800,000 packages of low- and intermediate- level radioactive waste. This facility will be developed as a complex disposal facility that has various types of disposal facilities and accompanying management. In this study, based on the comprehensive development plan of the disposal facility, a preliminary post-closure safety assessment is performed to predict the phase development of the total capacity for the 800,000 packages to be disposed of at the site. The results for each scenario meet the performance target of the disposal facility. The assessment revealed that there is a significant impact of the inventory of intermediate-level radionuclide waste on the safety evaluation. Due to this finding, we introduce a disposal limit value for intermediate-level radioactive waste. With stepwise development of safety case, this development plan will increase the safety of disposal facilities by reducing uncertainties within the future development of the underground silo disposal facilities. 경주 방사성폐기물 처분시설은 향후 80만 포장물을 처분할 계획이며 다양한 처분방식 및 관리형태를 가진 복합계가 될 것이다. 본 논문에서는 전체부지 처분용량(80만 포장물) 처분시설의 단계별 개발에 따른 영향을 평가하기 위하여 처분시설 종합개발계획(안)에 따른 예비안전성평가를 수행하였다. 각 시나리오에 대한 안전성평가결과 처분시설의 성능목표치를 만족하였다. 다만, 전체처분시설의 안전성 평가결과에 중준위 방사성폐기물로 인하여 1단계 동굴 처분시설이 가장 크게 영향을미치므로 처분시설의 안전성 향상을 위하여 처분방사능량제한 설정 등 관리방안이 필요하다. Safety Case 단계별 구축을 통하여 중·저준위 방사성폐기물 처분시설 종합개발 과정에서 인지된 불확실성을 저감하여 안전성을 증진 시킬 수 있을 것으로 판단된다.