핵종 특성을 고려한 방사성폐기물 처분장 안전성평가 우물시나리오에 관한 연구

Abstract

방사성폐기물 처분은 인간 생활로부터 방사성폐기물을 격리시키는 것으로써 천부 혹은 심부 지층 속에 매장하여 일정 기간 생태계와 완전히 고립시키는 것이다. 처분대상 방사성폐기물의 특성과 부지의 지질 조건, 경제성에 의하여 다중방벽의 구성과 처분 심도, 폐쇄후관리기간이 달라진다. 방사성폐기물처분장 폐쇄 후, 공학적 방벽이 기능을 상실하면 방사성폐기물에 함유된 방사성핵종이 지하수를 따라 이동하면서 생태계로 누출된다. 누출된 방사성핵종은 여러 가지 경로를 통해 인간에게 방사선적 영향을 줄 수 있으며 안전성평가에서는 다양한 시나리오를 고려하여 피폭선량을 분석한다. 우물시나리오는 처분장 폐쇄 후 지하수의 이용을 목적으로 우물을 굴착하면서 발생하는 방사선 영향을 평가하는 것이다. 본 연구에서는 피폭선량 평가에 필요한 희석인자를 산출하기 위해 입자추적모델링(Particle Tracking Modeling)을 이용한 입자(방사성핵종)의 우물 유입비율을 계산하였다. 매개변수에 따른 입자의 우물 유입비율 최대 차이가 각각 6.26%(위치), 3.34%(격자크기), 0.92%(유체의 흐름)로 결정적인 영향인자는 입자의 위치임을 확인하였다. 그리고 새로운 입자 유입비율 집계 방식으로 입자추적모델링을 수행하여 방사선적 영향을 많이 줄 것으로 예상되는 위치로 우물을 재선정하고, 안전성평가의 입력변수(지하수 평균유속 7.59E-04m/day, 평균 유동길이 339.01m)를 도출하였다. 마지막으로 연구대상 부지에서 대표적인 장반감기핵종(14C, 99Tc, 129I)의 이송 특성을 반영한 오염물질이동모델링(Mass Transport Modeling)을 수행하였다. 분배계수(Kd) 입력 값 0.00E+00~1.06E-01m3/kg 범위에서 핵종별 장기거동의 특성은 회분식 실험에 의한 분배계수(Kd) 크기의 경향성(Nb>Cs>Pu>Ni> Co>U>Sr>C> Tc>I>H)과 매우 상관성이 있음을 확인하였다.; The radioactive waste disposal means that radioactive wastes are buried deep underground and completely isolated from the ecosystem for a long period of time. The composition of multi-barriers, depth of disposal, and the post-closure management period at the disposal facilities are changed according to characteristics of radioactive wastes, the geological conditions, and the economics. After the closure of the disposal facilities, if engineering barriers fail, the radionuclides contained in the radioactive waste move along the groundwater and leak into the ecosystem. These leaked radionuclides can have a radiation effect on humans through various pathways. The safety of the disposal facility is verified by evaluating the exposure dose considering these various scenarios. The well-scenario for safety assessment is to identify the radiation effects of drilling wells for the purpose of using groundwater the post-closure disposal facility. In this study, Particle Tracking Modeling was performed to calculate the dilution factors for the exposure dose evaluation. The maximum difference in particles inflow ratios according to the parameter was 6.26% (Position), 3.34% (Grid size), and 0.92% (Fluid flow). This confirms that the dominant parameter is the starting position of the particle. Then, particle tracking modeling was performed by calculating the new particle inflow ratio and the location of the well was re-selected which is expected to give the most radiation effects. In this modeling, input variables (average flow path: 339.01m, average flow velocity: 7.59E-04m/day, etc.) of the safety assessment were derived. Finally, the Mass Transport Modelling was performed to identify the long-term behavior of the target radionuclides (14C, 99Tc, 129I), typically with a long half-life, in the study area. The long-term behavior of these radionuclides in the range of 0.00E+00m3/kg to 1.06E-01m3/kg of input values (Kd) were highly correlated with the trend of the distribution coefficient (Kd) (Nb>Cs>Pu>Ni> Co>U>Sr>C> Tc>I>H) by column test in the safety analysis report (SAR).

Keywords: Radionuclides, Pathway, Groundwater, Well-scenario, Particle Tracking Modeling, Mass Transport Modelling, Long-term behavior, Decay Constant (), Distribution coefficient (Kd)