몬테카를로 시뮬레이션을 이용한 증기발생기 해체작업별 작업자 유효선량 평가

Abstract

2017년 고리 1호기의 영구정지를 시작으로 향후 원자력발전소의 해체는 꾸준히 증가할 것으로 보인다. 원전 해체 시 폐기물 처리비용은 전체 원전해체비용 8,129 억 원의 36 %를 차지하는 만큼 해체 비용을 최소화하기 위해서 해체 시 발생하는 대형 금속 방사성폐기물의 부피감용을 위한 절단공정은 불가피하다. 이들은 방사능 준위가 높기 때문에 최적화된 해체 공정 및 방사선 피폭관리가 필수적이며, 그중 증기발생기는 가장 크고 형상이 복잡한 폐기물이다. 국내에서는 1998년 고리 1호기의 증기발생기 교체를 시작으로 2020년 현재 16대 교체를 수행하였지만 이에 따른 작업자 유효선량을 평가한 보고서는 보고되지 않았다. 본 연구에서는 증기발생기를 대상으로 하여 미국의 증기발생기 교체 보고서인 NUREG/CR-1595(1980年)을 참고하여 최적화된 해체 공정을 분석하고 증기발생기를 선원항으로 하여 작업별 거리를 설정하였다. 또한 1998년 고리 1호기 증기발생기 교체 보고서를 분석하여, 당시 증기발생기의 방사선원항을 최종 해체 시점까지 물리적 요소를 고려한 방사능을 도출하였다. 이를 바탕으로 몬테카를로 시뮬레이션 프로그램인 MCNP(Monte Carlo N-Paticle transport code)와 ORNL(Oak-Ridge National Laboratory) MIRD(Medical Internal Radiation Dose)형 모의 피폭체를 사용하여 거리에 따른 작업자 주요 장기 유효선량 평가 및 납 방호복 착용에 따른 유효선량을 비교하였다. 모든 해체 작업에서 생식선과 위의 유효선량이 높게 나타났으며 선원항과 근접한 작업 역시 총 유효선량이 높게 나타났다. 납 방호복 착용 시 유효선량이 15.2% ~19.3%의 감소 효과를 보였으나 60Co 방사성 핵종의 높은 에너지로 인하여 감마선 차폐효과는 미비하였으므로 새로운 차폐체가 필요할 것으로 사료된다. 마지막으로 증기발생기 해체 공정에서 소요되는 작업 시간을 기준으로 ICRP 60에서 권고한 연간 방사선작업종사자 선량한도를 초과하지 않는 범위 내에서 직종별 최소 필요인력을 산출하였다. 해체 비용 산정에 있어 방사선 작업 공정의 최적화된 인력을 산출함으로써 경제적이고 안전한 해체를 위한 자료로 활용될 수 있을 것이다. 본 논문은 원전해체 시 수행하는 증기발생기 해체 작업별 작업자의 유효선량을 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 피폭선량을 예측하고 이에 따라 최적화된 인력을 산출할 수 있는 가능성을 제시하였다.