고준위 방사성폐기물 심부시추공 처분을 위한 국내 심부지질 환경특성 예비분석

국문 초록 (Abstract)

원자력발전소에서 전기를 생산하고 난 후 발생하는 사용후핵연료 또는 이들 사용후핵연료의 재처리/재활용 공정으로부터발생하는 고준위폐기물은 인간환경으로부터 안전하게 장기간 격리시켜야 한다. 최근 심부시추공 굴착기술의 획기적인 발전으로 인하여, 방사성폐기물의 심부시추공 처분기술에 대한 연구가 의미 있게 진행되고 있다. 본 논문에서는 이러한 심부시추공을 활용하여 고준위 방사성폐기물을 지하 3~5 km 심도에 격리시키는 심부시추공 처분기술의 국내 적용 가능성을 분석하기 위하여 국내 심부 지하환경 특성에 대하여 예비분석 하였다 이를 위하여, 미국 및 유럽권 국가 연구사례와 기술개발 현황을 검토하고, 실제 국내의 심부 지질조건을 검토하기 위하여 고지열 분포지역에 개발 중인 지열 탐사공을 대상으로 3~4 km 심도까지의 암석, 지온 등 특성 자료를 수집, 분석하였다. 결정질 암반 심도 및 지온경사 등 분석 결과와 국내 발생 사용후핵연료를 바탕으로 심부시추공 처분시스템 구성요소인 처분용기, 밀봉시스템 등에 대하여 예비단계의 개념을 제안하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Spent fuels from nuclear power plants, as well as high-level radioactive waste from the recycling of spent fuels, should be safely isolated from human environment for an extremely long time. Recently, meaningful studies on the development of deep borehole radioactive waste disposal system in 3-5 km depth have been carried out in USA and some countries in Europe, due to great advance in deep borehole drilling technology. In this paper, domestic deep geoenvironmental characteristics are preliminarily investigated to analyze the applicability of deep borehole disposal technology in Korea. To do this, state-of-the art technologies in USA and some countries in Europe are reviewed, and geological and geothermal data from the deep boreholes for geothermal usage are analyzed. Based on the results on the crystalline rock depth, the geothermal gradient and the spent fuel types generated in Korea, a preliminary deep borehole concept including disposal canister and sealing system, is suggested.

목차 (Table of Contents)

• Abstract
• 요약
• 1. 서론
• 2. 심부시추공 처분 개념
• 3. 심부시추공 처분기술 연구사례
• 3.1 미국
• 3.2 스웨덴
• 3.3 기타 유럽국가
• 4. 국내 지반환경 예비 분석
• 4.1 석모도 지역 : 경기 편마암 복합체 지역
• 4.2 포항 지역 : 경상분지
• 4.3 유성 KURT : 경기 변성암 복합체, 옥천지구대에 위치함
• 4.4 광주 지열 심부시추 지역
• 4.5 지질환경 예비 분석결과
• 5. 국내 심부 지질조건에서의 예비 심부시추공 처분개념 제안
• 5.1 기준 사용후핵연료
• 5.2 예비 시추공처분시스템 개념 설정을 위한 기준
• 5.3 처분용기 개념
• 5.4 심부시추공 처분시스템 예비 개념
• 6. 결론
• REFERENCES

참고문헌 (Reference)

1 조동건, "파이로공정 시설 개념설계를 위한 기준 사용후핵연료 선정" 한국방사성폐기물학회 6 (6): 225-232, 2008

2 Svensk Kärnbränslehantering AB(SKB), "Very deep hole concept, Thermal effects on groundwater flow" SKB 2006

3 National Academy of Sciences(NAS), "The Disposal of Radioactive Waste on Land" http://www.nap.edu/ openbook.php 10294

4 B. W. Arnold, "Research, Development, and Demonstration Roadmap for Deep Borehole Disposal" US DOE 2012

5 H. M. Montfrans, "Research program on geological disposal of radioactive waste in the Netherlands. In: Geological problems in radioactive waste isolation – A worldwide review" 103-114, 1989

6 B. W. Arnold, "Reference Design and Operations for Deep Borehole Disposal of High- Level Radioactive Waste" Sandia National Laboratories 2011

7 Svensk Kärnbränslehantering AB(SKB), "Project on Alternative Systems Study (PASS) Final Report" SKB 1993

8 Svensk Kärnbränslehantering AB(SKB), "Modelling of thermally driven groundwater flow in a facility for disposal of spent nuclear fuel in deep boreholes, P-13- 10"

9 Svensk Kärnbränslehantering AB(SKB), "Jämförelse mellan KBS-3-metoden och deponering i djupa borrhål för slutligt omhändertagande av använt kärnbränsle" SKB 2010

10 F. Gibb, "High-density support matrices: Key to the deep borehole disposal of spent nuclear fuel" 370-377, 2008

11 Korea Atomic Energy research Institute (KAERI), "Geological Disposal of Pyroprocessed Waste from PWR Spent Nuclear Fuel in Korea" 2011

12 Elsam, "Disposal of High-level Waste from Nuclear Power Plants in Denmark Salt Dome Investigations, 5 vols" ELSAM Frederica, Denmark and ELKRAFT Baler 1981

13 Korea Institute of Geoscience And Mineral Resource (KIGAM), "Development of deep, low-enthalpy geothermal energy" KIGAM 2006

14 Korea Institute of Geoscience And Mineral Resource (KIGAM), "Development of Exploitation Technologies for Geothermal Resources" 2008

15 Hanjin D&B, "Demonstration of Drilling Technology for Enhanced Geothermal System"

16 P. V. Brady, "Deep Borehole Disposal of High-Level Radioactive Waste" Sandia National Laboratories 2009

17 K. Y. Kim, "Current Status and Perspectives in Drilling Technology for Enhanced Geothermal System" 59 (59): 16-25, 2011

18 Blue Ribbon Commission, "Blue Ribbon Commission on America’s Nuclear Future; Report to the Secretary of Energy" 2012

19 J.Y. Lee, "An Analysis on the Borehole Spacing of Deep Borehole Disposal of HLW" 2015

20 United Kingdom Nirex Limited(NIREX), "A Review of the Deep Borehole Disposal Concept for Radioactive Waset" Nirex 2004