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ISSN : 1738-1894(Print)
ISSN : 2288-5471(Online)
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology Vol.14 No.4 pp.385-410
DOI : https://doi.org/10.7733/jnfcwt.2016.14.4.385

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
Korea Radioactive Waste Agency, 168, Gajeong-ro, Yuseong-gu, Daejeon, Republic of Korea
Corresponding Author. Kang Il Jung, Korea Radioactive Waste Agency, kangile@korad.or.kr, +82-42-601-5327
October 25, 2016 November 14, 2016 November 24, 2016

Abstract

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.


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

정 강일*, 김 진형, 권 미진, 정 미선, 홍 성욱, 박 진백
한국원자력환경공단, 대전광역시 유성구 가정로 168 KT빌딩

초록

경주 방사성폐기물 처분시설은 향후 80만 포장물을 처분할 계획이며 다양한 처분방식 및 관리형태를 가진 복합계가 될 것 이다. 본 논문에서는 전체부지 처분용량(80만 포장물) 처분시설의 단계별 개발에 따른 영향을 평가하기 위하여 처분시설 종 합개발계획(안)에 따른 예비안전성평가를 수행하였다. 각 시나리오에 대한 안전성평가결과 처분시설의 성능목표치를 만족 하였다. 다만, 전체처분시설의 안전성 평가결과에 중준위 방사성폐기물로 인하여 1단계 동굴 처분시설이 가장 크게 영향을 미치므로 처분시설의 안전성 향상을 위하여 처분방사능량제한 설정 등 관리방안이 필요하다. Safety Case 단계별 구축을 통 하여 중·저준위 방사성폐기물 처분시설 종합개발 과정에서 인지된 불확실성을 저감하여 안전성을 증진 시킬 수 있을 것으 로 판단된다.


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    This is an Open-Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

    1.서론

    우리나라에서 발생되는 중·저준위 방사성폐기물의 처 분을 위한 1단계 동굴처분시설이 운영 중에 있다. 1단계 동 굴처분시설은 10만 개의 방사성폐기물 포장물을 처분할 예 정이며, 향후 총 80만 포장물 규모까지 단계별로 확장하여 처분할 계획이다[1].

    총 80만 포장물 규모인 전체처분시설 종합개발에 대한 밑그림과 최적화를 현재 주어진 조건을 반영하여 전체처분 시스템의 구성과 안전성구축이 체계적으로 연계되어야 한다.

    향후 처분시설의 개발은 동일부지에 건설·운영·폐쇄 및 폐쇄후 단계를 모두 가진 관리형태와 다양한 처분방식(매 립, 표층, 동굴)이 존재하는 복합계가 될 것이다. 다양한 처분 시설이 공존하는 복합처분시설에서는 잠재적 비선형적 거동 이 예상되며 이에 따라 후속단계 처분시설의 배치 및 설계단 계에서 안전영역을 찾아야만 한다. 또한 처분방식이 다를 경 우에 상이한 핵종재고량 및 공학적 방벽 시스템의 특성 차이 로 인해 방사성핵종의 유출경향이 다르게 나타날 수 있으며 처분시설간 폐쇄 및 운영시점이 다른 경우 시나리오별로 상 이한 유출경향을 보일 수 있다.

    방사선피폭이 지하수 유동을 통해 일어나는 경우에 다 양한 시설들이 존재하는 처분영역을 지나가는 지하수유동 특성 및 대표인의 거주위치와 특성에 따라 방사선피폭에 영 향을 미칠 수 있다. 또한, 다른 형태의 처분시설이 공존하 는 복합처분시설의 경우에 각각의 처분시설에 대해 개별적 으로 수행된 안전성평가의 결과가 단순한 산술적 합으로 전 체복합처분시스템 안전성평가로 활용여부에 대한 검토가 필요하다.

    처분시설의 개발은 곧 Safety Case를 구축하는 과정이며 이를 통해 처분시스템의 장기진화에 따른 불확실성을 저감 하고 안전성을 구체화하는 것으로 처분시설의 안전성은 안 전성평가에만 의존할 수 없으며 보다 포괄적인 논거들로부 터 통합되어야 한다.

    처분시설 종합개발계획(안)과 이를 위한 예비 수리지질 모델링 그리고 80만 포장물에 대한 핵종재고량을 예측하여 Safety Case 구축의 일환으로 예비안전성평가를 수행하였다.

    총 80만 포장물 규모의 전체처분시설에 대한 종합적인 개발계획을 수립함으로써 안정적이고 효율적인 처분시설 개 발 기반을 마련하고, 전체부지 혹은 전체처분시설에 대한 종 합적인 고려를 통해 후속단계로 개발되는 처분시설에 내재 된 불확실성을 파악하여 효율적인 처분시설을 개발하고자 하였다.

    2.국내 방사성폐기물 현황

    현재 국내에서 발생된 방사성폐기물은 원자력발전소, 한 국원자력연구원, 한전원자력연료(주), 방사성동위원소 이용 기관에서 발생한 방사성폐기물과 기타 방사성폐기물이 있으 며 발생기관별 방사성폐기물 준위별 발생량 및 발생비율[2] 을 Table 1에 나타내었다.

    국내 방사성폐기물의 발생전망은 제7차 전력수급기본계 획(‘15.07)에 계획된 원자력발전소 총 36기를 대상으로 산 정하였으며 발생기관별 준위별 장기발생량 및 발생비율은 Table 2에 나타내었다[2]. 또한, 경주 처분시설에 허가된 처분용량인 총 80만 포장물의 방사성폐기물에 대한 장기발 생량은 중준위 방사성폐기물이 약 4.2만 포장물(5.3%), 그리 고 저준위 방사성폐기물이 약 36.7만 포장물(45.9%), 극저준 위 방사성폐기물이 약 39.1만 포장물(48.8%)이 발생할 것으 로 전망되며 총 80만 포장물에 대한 발생기관별 준위별 장기 발생량 및 발생비율은 Table 3과 같다.

    3.전체처분시설 종합개발계획

    경주 처분시설 내 총 80만 포장물 규모의 전체처분시설은 방사성폐기물 분류체계, 방사성폐기물 발생현황 및 발생전 망, 1단계 동굴처분시설 운영현황 등 제반 조건을 고려하여 단계별로 증설하여 추진한다. 방사성폐기물 분류기준에 따 른 처분방식 규정에 따라 처분시설의 처분효율성 증진을 위 하여 동굴, 표층, 매립형 처분방식이 공존하는 복합처분시설 로 개발을 추진한다[1].

    3.1.전체처분시설 종합개발계획 추진방향

    전체처분시설의 개발단계, 개발순서, 단계별 처분시설의 처분방식 및 처분용량을 설정하기 앞서 방사성폐기물 발생 전망과 장기발생량의 불확실성을 고려하여 전체처분시설의 처분용량인 총 80만 포장물을 준위별로 구분하여 안배하였다.

    중준위 방사성폐기물 처분용량은 5만 포장물, 저준위 방 사성폐기물 처분용량은 37만 포장물, 극저준위 방사성폐기물 처분용량은 동굴, 표층, 매립형 처분방식에 모두 처분 가능함 에 따라 총 처분용량에서 중·저준위 방사성폐기물 처분을 위 한 용량을 제외한 38만 포장물을 안배하였다. 전체처분시설 에 안배된 방사성폐기물 준위별 처분용량은 Table 4와 같다.

    전체처분시설은 방사성폐기물 발생현황 및 발생전망, 처 분시설 운영 효율성 및 안전성, 부지조건 및 기존시설물 등을 고려하여 총 80만 포장물 규모까지 총 4단계로 구분하여 5차 에 걸쳐 증설하여 개발하는 것으로 설정하였다.

    중준위 방사성폐기물은 동굴처분, 저준위 방사성폐기물 은 표층처분, 극저준위 방사성폐기물은 매립형 처분이 될 수 있도록 처분방식을 설정하였다. 중준위 방사성폐기물은 약 4.2만 포장물이 발생할 것으로 전망되어 현재 운영 중인 동 굴처분방식의 1단계 처분시설에 모두 처분이 가능할 것으 로 판단되었다. 이에 따라 1단계 동굴처분시설 이후 후속단 계 처분시설에서는 동굴처분방식을 제외하고 표층과 매립형 처분방식만 고려하였다.

    처분시설별 처분가능한 준위의 폐기물 수량을 모두 반 영하였으며, 이는 향후 처분시설 건설지연 및 운영중 인수되 는 폐기물의 준위나 수량에 대한 불확실성, 폐기물 인수저장 건물의 처분용량 한계, 처분부지 내의 처분시설 설계의 경제 성, 시공성, 접근성, 처분시설 운영의 편의성 등을 고려하여 설정하였다.

    전체처분시설의 개발단계/개발순서 및 처분방식/처분용 량은 Table 5와 같다.

    3.2.전체처분시설 종합개발 상황 및 일정

    총 80만 포장물 규모의 전체처분시설 개발이 동일부지 내에서 단계별로 추진됨에 따라 처분시설 개발과정에서 건 설·운영·폐쇄·폐쇄후 등의 개발상황이 복잡하게 전개될 수 있으며 복합처분시설로 개발됨에 따라 처분시스템 특성 의 상이함으로 인하여 다양한 개발상황이 전개될 수 있다. 이에 따라 전체처분시설의 개발 과정에서 전개될 수 있는 다양한 개발상황을 구분하였다. 전체처분시설 개발상황은 Table 6과 같다.

    전체처분시설의 종합개발일정은 전체처분시설 개발과 정에서 전개될 수 있는 다양한 개발상황을 고려하여 수립하 였다. 단계별 처분시설의 건설기간 부분폐쇄 및 전체폐쇄기 간은 각각 3년 및 5년으로 설정하였으며 모든 처분시설이 동 시에 폐쇄되고 이후 동시에 폐쇄후관리에 착수하는 것으로 설정하였다. 이에 따라 전체처분시설은 2015년부터 운영을 시작하여 2096년에 운영을 종료하고, 2101년까지 전체폐쇄 가 이루어진 후 2102년부터 폐쇄후관리에 들어가는 것으로 설정하였다. 상세한 전체처분시설 개발단계별 주요일정 및 기간은 각각 Table 7 및 Table 8과 같다.

    3.3.전체처분시설 배치방안

    경주 부지 내 처분시설의 배치를 위해 원자력안전위원 회 고시 제 2014-51호“중·저준위 방사성폐기물 처분시설 의 위치에 관한 기준”[3]에 따라 처분시설(동굴처분시설 및 표층처분시설)의 기준을 설정하였다. 이를 바탕으로 부지 내 기존시설물 간섭사항을 고려한 처분부지 가용공간을 확인하 였으며 경제성, 운영의 편의성, 접근성 등 고려사항을 기반 으로 처분시설의 배치가 가능한 배치방안을 Fig. 1을 도출 하였다[4].

    도출된 배치방안에서 3단계 처분시설은 매립형 처분시 설, 4단계 처분시설은 표층처분시설을 고려하였다. 3단계 매 립형 처분시설은 부지활용성 및 경제성이 뛰어나며 부지 내 기 존시설물과 간섭이 없는 독립된 지역이다. 또한 31번 국도를 이용한 접근성이 뛰어나며 2단계 표층처분시설과 인접하여 운영의 편의성측면에서 유리한 위치에 있다. 수리적 측면에 서는 변성퇴적암지역으로 중화될 경우 중화토를 형성하여 투수성이 낮게 평가되었으며 일부 지반보강가능성이 있다. 4단계 표층처분시설의 경우에 부지 내 기존시설물과 간섭이 없는 독립된 지역이며 지형이 비교적 완만하여 부지조성에 따른 경제성이 뛰어난 위치로 판단된다. 수리적 측면에서는 화강암류가 풍화되어 투수성이 비교적 높은 사질의 중화토 가 형성되고 부지 정지 시 일부 절토사면이 발생할 수 있다.

    4.전체처분시설 예비 안전성평가

    4.1.처분시설 배치방안별 지하수유동모델링

    처분시설의 방사성폐기물로 인해 오염된 지하수는 바다 로 유입된다. 처분된 방사성폐기물로 인한 방사성 피폭경로 는 바닷물의 오염에 의해 일어난다. 즉, 오염된 지하수가 바 닷물로 유입되고 그로 인해 바닷물이 오염되어 해양생태계 가 오염되고 오염된 어류나 식물들을 사람이 섭취하는 피폭 경로가 된다. 따라서 처분시설 지하수모델링은 폐쇄후안전 성평가의 시발점으로 지하수모델링 결과에 따라 처분시설배 치방안을 선정 및 배제할 수 있다.

    처분시설과 신월성원자력발전소를 포함하고 이들 부지 와 시설물에 수리적 영향이 없도록 국지적 규모로 지하수유 동 모델영역을 설정하였다. 전체처분시설 지하수모델링의 정류상태는 1단계 동굴처분시설 건설 후인 2014년 11월로 가정하였으며 수리투수성영역(HCD)로 분류되는 큰규모단 열대(Deterministic Fracture Zone)는 지질조사결과를 근거 로 각 단열대의 연장성을 근거하여 경사방향으로 연장되는 것으로 가정하였다.

    지하수모델링에 고려되는 암반매질은 결정질암(Crystalline) 과 퇴적암(Sedimentary)로 가정하였으며 자연상태에서 는 염수유입이 없다고 가정하였다. 동측의 동해(바다)를 경 계조건으로 설정하였으며 북측은 수제천을 서측과 남측은 2단계 부지를 고려하여 지하수분수령을 설정하였다. 가로 2.55 km, 세로 2.45 km, 총 면적 3.94 km2이다.

    모델링에 적용되는 입력데이터는 현장조사를 통해서 도 출된 결과를 바탕으로 단열특성, 암종별 수리전도도, 공별 지하수위, 전기전도도, 분산지수, 유효공극률, 함양량 및 저 류계수를 이용하였다.

    전체처분시설 지하수유동모델링[5] 결과처분시설 부지 내에 다수의 지점을 지정하고 각 지점으로부터의 지하수 단 위유량 및 이동거리를 평가하였다. 현재 전체처분시설 폐쇄 후안전성평가 모델링은 구분된 처분고 형태가 아닌 하나의 처분시설로 간주하고 해당 단계별 지하수유동모델링 평가지 점의 가장 보수적인 지하수 단위유량과 해당지점의 지하수 유동거리를 적용하여 수행하였다.

    4.1.1.정상시나리오 지하수모델링

    각 처분시설 별 지하수모델링 결과를 Fig. 2에 제시하였 다. 각 처분시설로부터 유출된 지하수유동은 최종적으로 해 양으로 이동하는 것을 확인할 수 있으며 지하수모델링 결과 는 Table 9에 나타내었다.

    4.1.2.우물(양수정) 이용 인간침입시나리오

    전체처분시설의 우물(양수정) 영향평가는 폐쇄후관리기간 의 이후 처분시설의 부주의한 인간침입에 대한 방사선영향을 평가하기 위하여 수행하며 처분부지 주변에 우물의 시추를 가정하여 지하수유동모델링을 수행하였다.

    우물(양수정)의 위치는 우물양수 영향평가를 통해 처분 시설 유동방향으로 다수의 가상 관정을 설정하여 지하수유 동모델링 입자추적기법을 이용하여 가장 보수적인 지점으로 설정하였다. Fig. 3처럼 인접한 1단계 동굴처분시설과 4단계 표층처분시설의 우물(양수정)의 위치는 1단계 동굴처분시설 사일로 3번과 5번 사이의 PW1-1과 사일로 5번에서 지하수 유동방향으로 100 m 이격지점을 PW1-2로 설정하였다. 2단 계 표층처분시설과 3단계 매립형 처분시설의 우물위치는 처 분부지 내의 PW2-1과 처분부지 외의 PW2-2로 설정하였다.

    4.2.처분대상 방사성폐기물 및 핵종재고량

    처분시설 핵종재고량은 처분시설의 안전성확보를 위한 기초자료이며, Safety Case 최적화 전략에 의해 처분시설 종 합설계-안전성평가간의 반복적인 수행을 통해 처분시설의 안전성을 최적화하고자 하였다.

    전체처분시설 처분대상 방사성폐기물의 발생원은 원자 력발전소 및 한국원자력연구원, 한전원자력연료(주), 방사성 동위원소, 해체폐기물, 기타 방사성폐기물이 있다. 처분대 상 방사성폐기물의 핵종재고량 평가를 위해 중수로 폐수지 를 제외한 원자력발전소 운영폐기물은 척도인자 예측방법과 DTC (Dose-To-Curie) 프로그램[6]을 이용하였다.

    단위포장물의 수량은 제7차 전력수급기본계획과 중·저 준위 방사성폐기물 관리시행계획을 기반으로 하여 방사성 폐기물의 예측수량을 산출하였으며, 장기발생 비율을 고려 하여 각 처분시설에 처분가능한 준위별로 수량을 배분하였 다.(Table 10 참조).

    핵종재고량 산정 시 보수적으로 1단계 동굴처분시설 인허가 시 적용한 원자력발전소 운영 폐기물수량 비율을 적 용하여 도출하였으며 이에 따라 중준위/저준위/극저준위로 분류하여 단계별 처분시설의 핵종재고량을 Table 11과 같이 예측하였다.(평가방법 A) 전체처분시설 핵종재고량은 1단계 동굴처분시설에 처분되는 중준위 방사성폐기물의 핵종재고 량의 기여도가 큰 것을 알 수 있다.

    전체처분시설 핵종재고량에 대한 불확실성을 관리하기 위하여 처분시설 폐쇄완료시점(2102년)까지의 핵종별 방사 성붕괴를 고려하였고 해체폐기물의 핵종재고량 산정을 위해 다양한 방법으로 대푯값을 설정하였다.

    산출된 전체처분시설의 핵종재고량을 기반으로 안전성 평가 결과 1단계 동굴처분시설의 우물(양수정) 이용 인간침입 시나리오에서 처분시설의 성능목표치(1 mSv·yr-1)를 초 과하였다. 따라서 1단계 동굴처분시설의 성능목표치를 초 과하는 C-14와 Tc-99 핵종에 대해 중준위 방사성폐기물을 대상으로 가용데이터 중 높은 표면선량률을 가지는 방사성 폐기물 포장물의 데이터를 제외하는 개별 포장물당 방사능 량을 제한(평가방법 B)하여 1단계 동굴처분시설의 처분대 상 중준위 방사성폐기물 처분방사능량제한을 설정하였다. (Table 12 참조).

    평가방법 B에 의해 재산출된 전체처분시설 핵종재고 량 결과를 바탕으로 1단계 동굴처분시설의 우물(양수정) 이용 인간침입시나리오 평가결과, 우물(양수정) 2(사일로 5번으로부터 지하수 방향 100 m 이격된 곳)는 처분시설 성능 목표치를 만족하지만, 우물(양수정) 1(사일로 3번과 5번 사이) 은 성능목표치를 만족하지 못하였다. 따라서 성능목표치를 초과한 C-14에 대한 중준위 방사성폐기물의 추가적인 방사능 량을 제한하여 1단계 동굴처분시설의 처분대상 중준위 방사 성폐기물 처분방사능량제한을 재설정하였다.(Table 13 참조).

    4.3.전체처분시설 예비안전성평가 결과

    전체처분시설의 안전성을 확인하기 위하여 지하수유동 모델링 결과를 바탕으로 정상시나리오, 비정상확률시나리오 및 인간침입시나리오에 대해 평가를 수행하였다. 폐쇄후관 리기간 이후 처분시설로부터 유출된 방사성핵종은 지하수 로 이동되어 바다로 유입되며 처분시설별 지하수유동의 상 호간섭은 관찰되지 않았다. 방사성핵종이 해양으로 유입되 는 정상시나리오와 자연적 요인으로 인해 근계 및 원계영역 의 안전기능이 손상되는 비정상확률시나리오를 고려하였다. 또한 부주의한 인간침입으로 인해 처분시설 부지 내·외에 우물(양수정)이 시추하여 우물물 섭취를 고려하는 인간침입 시나리오를 고려하였다. 안전성평가를 위해 상용 프로그램 GOLDSIM[7]을 이용하였다.

    4.3.1.정상시나리오

    전체처분시설의 정상시나리오를 평가하기 위해 반영된 입력데이터는 핵종재고량, 지질특성 입력데이터, 지하수 입 력데이터 및 기타 관련입력데이터를 적용하였다. 핵종재고 량은 중준위 방사성폐기물의 처분방사능량제한 설정을 포함 하여 총 3가지 평가방법(A, B, C)을 통해 전체처분시설 핵종 재고량을 산출하였으며, 각 평가방법에 따른 핵종재고량을 전체처분시설 배치방안에 적용하여 평가하였다.

    정상시나리오에 대한 안전성평가를 수행하였으며 최대 연간선량은 Table 14 및 Fig. 4에 제시하였다. 1단계 동굴처 분시설의 중준위 방사성폐기물로 인하여 상대적으로 다른 처 분시설로 인한 영향은 미미하며 1단계 동굴처분시설이 전체 처분시설의 안전성평가결과에 지배적인 것으로 확인되었다.

    핵종재고량에 따라 최대연간선량은 상이하게 나타나고 있으며 중준위 방사성폐기물의 처분방사능량제한을 설정한 핵종재고량(평가방법 C)으로 평가한 결과가 가장 낮은 최대 연간선량(2.12×10-3 mSv·yr-1)을 나타내었다.

    4.3.2.비정상확률시나리오

    비정상확률시나리오는 자연적 또는 인위적 요인에 의해 처분시설에서 예상하기 어려운 현상들의 발생확률과 선량 당 위험도환산인자를 이용하여 현상별 위험도를 평가한다. 원 자력안전위원회 고시 제 2014-56호“중·저준위 방사성폐 기물 처분시설에 관한 방사선위해방지”[8]에 따라 연간위험 도는 10-6으로 제시되며 확률적 분석의 경우 피폭시나리오의 발생확률과 시버트당 5.0×10-2의 위험도 환산인자를 적용 하고 있다.

    비정상확률시나리오 중 자연적 요인에 의한 영향을 확 인하기 위해 지진활동을 고려한 ES-1과 ES-2를 대상으로 평 가하였다. 핵종재고량별 산출결과(A, B, C)결과를 모두 적 용하여 전체처분시설 비정상확률시나리오에 대한 예비안전 성평가를 수행하였으며 평가결과는 Table 15 및 Fig. 5에 나 타내었다.

    ES-1 시나리오의 평가결과에 1단계 동굴처분시설이 중 준위 방사성폐기물의 처분으로 인하여 가장 큰 영향을 미치 는 것을 확인하였다. 자연적 요인으로 인해 처분시설의 근 계영역의 손상은 저준위 방사성폐기물을 처분하는 2단계 및 4단계 표층처분시설에도 큰 영향을 미치는 것으로 확인되었다.

    ES-2 시나리오의 평가결과에서 ES-1 시나리오와 유사한 경향을 나타내고 있으며 원계지역의 유속증가로 인해 2단계 및 4단계 표층처분시설에서 유출된 방사성핵종이 생태계로 조기 유출되는 것으로 확인되었다.

    4.3.3.우물(양수정)이용 인간침입시나리오

    우물(양수정) 이용 인간침입시나리오는 폐쇄후관리기간 후 처분시설의 경계표식 및 물리적 방벽이 사라지고 처분시 설의 기록 및 존재를 모르는 인간에 의해 우물(양수정) 이 용 침입을 고려한 시나리오이다. 우물 시추로 인해 처분시설 로부터 누출된 방사성핵종이 바다로 유입되지 않고 우물로 유입되어 오염된 우물물을 지역주민이 섭취한다.

    우물(양수정) 평가결과에서 1단계/4단계 처분시설과 2단계/3단계 처분시설은 독립적인 지하수유동경로를 가진 것으로 확인되므로 우물(양수정) PW1-1과 PW1-2는 1단계 와 4단계 처분시설만 독립적으로 고려하고 우물(양수정) PW2-1과 PW2-2는 2단계와 3단계 처분시설에 의한 오염물 질 이동을 고려하였다.

    우물(양수정) PW1-1, PW1-2, PW2-1, PW2-2는 처분부 지 내부에 위치한 우물(양수정)로 물 섭취를 고려한 선량환 산인자를 적용하였으며, 우물(양수정) 이용 인간침입시나리 오의 선량환산인자는 Table 16에 제시하였다.

    전체처분시설 우물(양수정) PW1-1, PW1-2, PW2-1, PW2-2에 대해 핵종재고량 평가방법별 산출결과(A, B, C)를 모두 적용하여 평가를 수행하였다. 우물(양수정)의 위치에 따라 오염물질이 우물(양수정)로 유입되지 않는 경우가 발 생하며 이에 따라 해당 처분시설의 우물(양수정)에 대한 평 가는 제외하였다.

    평가결과 우물(양수정) PW1-1과 PW1-2에서, 핵종재고 량 평가방법 A, B에서는 처분시설 성능목표치를 초과하였 지만, 핵종재고량 평가방법 C을 통한 평가에서는 1단계 동 굴처분시설과 4단계 표층처분시설에 인접한 우물(양수정) PW1-1과 PW1-2 및 2단계 표층처분시설(증설 포함)과 3단 계 매립형처분시설에 인접한 우물(양수정) PW2-1과 PW2- 1 모두 처분시설 성능목표치를 만족하였다. 이에 따라 향후 중준위 방사성폐기물 처분방사능량제한 설정이 필요할 것으 로 판단된다. 평가결과는 Table 17 및 Fig. 6~8에 제시하였다.

    처분부지 외에 위치한 우물 PW2-2의 경우 현재 월성원 자력발전소에 속해있으며 현재는 운영 중에 있으나 폐쇄 후관리 이전에 원자력발전소의 해체가 예상된다. 향후 해 당부지가 일반인에게 개방될 경우 처분시설에서 발생하는 인간 침입의 발생가능성을 고려하였다. 처분시설의 존재를 인지한 상태에서는 의도적으로 우물(양수정)을 시추하여 물을 섭취할 가능성이 극히 낮기 때문에 실제로 물 섭취를 고려하지 않는 선량환산인자를 적용하여 처분시설 부지 외 에 위치한 우물(PW2-2)에서의 평가를 수행하였다. 물 섭취 여부를 고려한 우물이용 인간침입시나리오의 평가결과는 Table 18 및 Fig. 9에 제시하였으며 성능목표치를 만족하는 것을 확인하였다.

    5.결론 및 향후 계획

    경주 처분시설 종합개발은 동굴, 표층 및 매립형으로 다 양하게 구성되어 추진 될 예정이다. 향후 전체처분시설의 개 발을 위해 방사성폐기물 분류기준에 따라 80만 포장물의 핵 종재고량을 예측하고 안전하고 효율적인 개발을 위해 다양 한 평가방법을 적용하였다. 처분방식에 따른 배치방안을 제시하였으며 해당 배치방안의 지하수유동모델링을 수행하 였다. 평가된 지하수유동모델링 결과를 반영하여 폐쇄후 예 비안전성평가를 수행하였다.

    정상시나리오와 비정상확률시나리오, 우물(양수정) 이 용 인간침입시나리오에서 처분시설 성능목표치를 만족하였 다. 1단계 동굴처분시설의 중준위 방사성폐기물의 처분방사 능량제한 설정이 폐쇄후 예비안전성평가결과에 큰 영향을 미치는 것으로 판단된다.

    총 80만 포장물의 핵종재고량 예측결과를 기반으로 중준 위 방사성폐기물을 1단계 동굴처분시설에 모두 처분하기에는 운영측면이나 처분시설 안전성에도 큰 어려움이 있기 때문 에 1단계 동굴처분시설의 중준위 방사성폐기물에 대한 처 분방사능량제한을 설정하여 처분시설을 운영할 필요가 있 다. 국외 방사성폐기물 분류 및 관리방안을 살펴보면, 중준 위 방사성폐기물을 반감기에 따라 추가 분류하고 있다. 프랑 스는 장반감기(31년 이상) 방사성폐기물의 처분방안에 대한 연구를 수행하고 있으며 심지층처분도 고려하고 있다. 핀란 드는 중·저준위 방사성폐기물 중 100 kBq·kg-1이상의 방 사능을 가진 방사성폐기물은 중간 심도의 동굴처분을 고려 하고 있다.

    전체처분시설의 폐쇄후관리기간 종료 이후 처분부지 외부에서 인간활동은 처분시설로부터 유출된 지하수 유동경 로상 위치할 가능성이 있다. 이는 처분부지 외부 지역으로 처 분시설 운영자의 관리의무가 요구되지 않는 지역에서 행해 질 수 있으며, 미래 인간활동, 생태계 피폭경로 및 대표인 설 정문제가 발생할 수 있다.

    국내 부지특성상 처분시설 인접지역에 월성원자력발전 소가 운영 중에 있으며 향후 처분시설 폐쇄후관리 이전에 해 체가 예상된다. 해당부지가 일반인에서 개방될 경우에 처분 시설에서는 해당부지에 대한 미래 인간침입방지나 폐쇄후관 리의 수행이 어려울 것으로 예상되므로 부지해제에 대한 적 극적인 대응이 필요할 것으로 판단된다.

    또한 핵종재고량, 지하수유동모델링 및 폐쇄후안전성평 가 입력데이터에 대한 불확실성이 존재하므로 향후 이를 대 비하기 위하여 처분시설 설계개선 및 평가 기술개발, 가용데 이터의 추가확보 등의 종합적인 관리로 전체처분시설의 안 전성을 최적화하여야 한다.

    처분시설의 안전성최적화 및 불확실성저감을 위해 Safety Case의 단계별 구축이 필요하며 이에 따라 향후 중∙저준 위 방사성폐기물 처분시설의 후속개발 과정에서 내재된 불 확실성을 저감하여 처분시설의 안전성을 높일 수 있을 것으 로 판단된다.

    Figure

    Placement plan of disposal facility.

    Result of the groundwater pathway modeling.

    Location of wells (pumping well) of the human intrusion (well) scenario of total disposal facility.

    Results of the preliminary safety assessment of normal scenario for total disposal facility.

    Results of the preliminary safety assessment of abnormal probability scenario for total disposal facility.

    Results of the preliminary safety assessment of the human intrusion (well) scenario. (Radionuclide inventory evaluation method A)

    Results of the preliminary safety assessment of the human intrusion (well) scenario. (Radionuclide inventory evaluation method B)

    Results of the preliminary safety assessment of the human intrusion (well) scenario. (Radionuclide inventory evaluation method C)

    Comparison of the results of the dose conversion factor according to intake status of the human intrusion (well) scenario.

    Table

    The classification according to level of a generated low- and intermediate-level radioactive waste from each institution up to 2015 (Unit : 200 L packages)

    The long-term prediction according to level of amount of a generated low- and intermediate-level radioactive waste from waste generator (Unit : 200 L packages)

    The long-term prediction of amount of a generated low- and intermediate-level radioactive waste from each institution about 800,000 (Unit : 200 L packages)

    The Disposal capacities according to radioactive waste level for total disposal facility

    Development steps/procedures and disposal type/capacities of total disposal facility (Unit : packages)

    The development status of total disposal facility

    The main dates of each development step of total disposal facility

    The period of each development step of total disposal facility (Unit : years)

    1)Construction period : Surface.Trench years
    2)Partial.total Closure period : 5 years

    Groundwater darcy velocity and distance of total disposal facility

    Disposal volumes according to level of radioactive waste corresponding to the target of the disposal (Unit : packages)

    Predicted inventories by the development plan for each disposal facility (Unit : Bq, packages)

    Predicted inventories by the development plan for each disposal facility (Unit : Bq, packages)

    Predicted inventories by the development plan for each disposal facility (Unit : Bq, packages)

    Results of the preliminary safety assessment of normal scenario for total disposal facility

    Results of the preliminary safety assessment of abnormal probability scenario for total disposal facility

    The dose conversion factor for the human intrusion (well) scenario

    Results of the preliminary safety assessment of the human intrusion (well) scenario

    1)Only 1st and 4th disposal facility was considered. Because Position of PW1-1 and PW1-2 is adjacent to the 1st and 4th disposal facility and groundwater pathways are independent of the 1st and 4th disposal facility.
    2)Only 1st and 4th disposal facility was considered. Because Position of PW2-1 and PW2-2 is adjacent to the 2nd and 3rd disposal facility and groundwater pathways are independent of the 1st and 4th disposal facility.

    Comparison of the results according to intake status of the human intrusion (well) scenario (Inventory of evaluation Method C)

    1)Only 1st and 4th disposal facility was considered. Because Position of PW2-1 and PW2-2 is adjacent to the 2nd and 3rd disposal facility and groundwater pathways are independent of the 1st and 4th disposal facility.

    Reference

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    3. (2014) Notice of the Nuclear Safety and Security Commission No. 2014-51 , Siting Criteria for Low. and Intermediate. Level Radioactive Waste Disposal Facilities,
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    8. (2014) Notice of the Nuclear Safety and Security Commission No. 2014-56 , Radiological Protection Criteria for Long term Safety on Low and Intermediate. Level Radioactive Waste Disposal,
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