제26장 환경 속의 방사선과 핵폐기물질의 처분 문제

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1 제26장 환경 속의 방사선과 핵폐기물질의 처분 문제
제26장 환경 속의 방사선과 핵폐기물질의 처분 문제 화학공학과 이지혜 김정애

2 목 차 방사선 1. 자연방사선 2. 인공방사선 3. 방사선의 영향 핵폐기물 처분문제 1. 방사성 폐기물의 분류 2. 저장방법
목 차 방사선 1. 자연방사선 2. 인공방사선 3. 방사선의 영향 핵폐기물 처분문제 1. 방사성 폐기물의 분류 2. 저장방법 3. 처분방법 4. 국내,외 핵폐기물 관리현황

3 방사능이란? 에너지를 갖는 입자의 흐름 또는 파동 무색, 무미, 무취 물질을 구성하고 있는 가장 기본적인 단위 는 원자
원자를 구성하는 양자, 중성자, 전자가 균 형을 이루지 못할 때 방사선을 낼 수 있는 능력(방사능)을 가짐

4 방사선과 방사능 방사능이 나오는 물질 ->방사성물질 방사성물질에서 나오는 에너지 -> 방사선 방사선의 종류
방사성물질에서 나오는 에너지 -> 방사선 방사선의 종류 -> 알파선, 베타선, 감마선, X선 등

5 1. 자연방사선 지구상에서 자연적으로 생긴 방사선 우주선 에서 나오는 방사선 등
-> 세상을 구성하는 수많은 물질 중 하나. 지각, 토양, 해양, 건축물, 음식물, 호흡하는 공기, 인체 내에 존재

6 자연방사선 우주선 : 양성자 건물 내부 : 라돈 자연방사선준위가 높은지역 인체 내 : K-40 지각방사선 : 우라늄, 토륨

7 각 국별 자연방사선 연 평균 선량

8 고 자연 배후방사선 지역

9 2.인공방사선 인위적인 행위에 의해 발생되는 방사선 - 병원에서 검사에 쓰이는 진단방사선 - 치료 쓰이는 치료방사선
- 병원에서 검사에 쓰이는 진단방사선 - 치료 쓰이는 치료방사선 - 공항에서 쓰이는 보안 검색장치 - TV등과 같은 전자제품에서 발생되는 방사선 - 원자력발전소 같은 곳에서 발생되는 방사선

10 자연방사선과 인공방사선

11 a) b) 방사선의 종류에 따른 방사선의 양 b) 연간 받는 방사선의 종류별 분포량

12 3. 방사선의 영향 방사선과 함께 생활해도 문제가 없는 이유? -방사선의 양이 적어서 인체에 영향을 미치지
못하기 때문 한꺼번에 많은 방사선 받으면 신체적 장애발생 우리가 받는 연간 방사선량 ☞약 2.4mSv -100배 이하를 한꺼번에 받아도 영향 없음 -1000배 이상 받아야 신체적 이상 나타남

13 방사성 폐기물의 관리

14 방사성폐기물의 분류

15 고준위 폐기물 우라늄, 토륨, 세슘, 요오드, 스트론튬, 테크네륨 등의 방사성 동위원소가 속함
주로 핵연료의 재처리 공장에서 나오는 고방사능 폐기물 우라늄, 토륨, 세슘, 요오드, 스트론튬, 테크네륨 등의 방사성 동위원소가 속함 우라늄- 반감기가 71만년 전체 방사능의 95%차지하는 가장 위험도 높은 물질 저준위 폐기물에 비해 양이 훨씬 적다

16 저준위 폐기물 고준위 방사성폐기물을 제외한 것의 총칭. 작업자가 사용했던 작업복, 휴지, 덧신, 장갑, 폐부품 등이 주류
방사성동위원소를 사용하는 연구기관이나 병원에서 발생되는 폐기물 - 시험관, 주사기, 튜브류 등 국내에서 발생되는 방사성폐기물 중 사용후연료를 제외하고는 모두 중·저준위 폐기물

17 시간이 지남에 따라 자연적으로 방사능이 약해지는 특성.
방사성 폐기물도 장기간 관리하면 방사선이 나오지 않는 상태.

18 성상에 따른 폐기물처리 고체폐기물 성상에 따른 폐기물처리 고체폐기물
성상에 따른 폐기물처리 고체폐기물 성상에 따른 폐기물처리 고체폐기물 초고압으로 압축하여 철제 드럼속에 넣음

19 액체폐기물 수분을 증발시켜 부피를 줄인 다음, 시멘트와 함께 굳혀 드럼 속에 넣고 밀봉한 후 저장고에 보관.

20 기체폐기물 밀폐탱크에 저장한 후 방사능이 기준치이하로 떨어지면 고성능필터를 통해 대기로 내보냄.

21 입자상 방사성 물질 처리 방사성옥소의 처리

22 방사선 폐기물의 저장방법 중저준위폐기물의 저장방법 1. 지하 저장 (Subsurface Storage)
목적: 장기간 동안 많은 양의 TRU(초우라늄:transuranic) 폐기물을 저장하기 위해. 문제점: 필요에 따라 폐기물을 회수하기 어려움 많은 비용이 소요 가능조건 : 저장기간이 짧고,일반인 거주지역과 멀리 떨어진 건조한 사막지역 등 적절한 기후조건이 확보된 경우 ※지금까지 국내에서는 방사성폐기물 지하저장법을 적용 한 사례가 없다.

23 건전성 확보가 어려우므로 지표면 저장법은 적절하지 않다.
2. 지표면 저장 (Area Storage) 다양한 포장물에 대해 고려할 수 있는 방법 일차 포장한 후 강철드럼으로 재포장한 용기, 폐기물 드럼을 포함한 ISO 화물용기, 플라스틱 드럼 등. ※ 주의점 반드시 폐기물 포장물에 대한 주기적인 검사필요 주변에 농작물 재배지역이 없어야 함 저장지역 주변에 접근을 통제하기 위한 울타리 설치 ※ 일반적인 강철 드럼의 경우 기후변화에 따른 포장물의 건전성 확보가 어려우므로 지표면 저장법은 적절하지 않다.

24 3. 공학적 저장 (Engineered Storage)
아스팔트 기초 위에 단순한 건물 등 구조물을 축조 후 그 안에 방사성폐기물을 저장하는 방법 대부분의 국가 - 대부분 창고 형태의 저장시설 국내 - 공학적 저장설비에 저장 최근 -포장물 취급장치, 차폐기능, 원격 검사설비, 공기조화설비, 유출물 포집설비, 제염설비 등 다양한 공학적 설비가 보강된 저장시설이 건설/ 운영

25 공학적 저장

26 방사성폐기물의 처분방법 영구적으로 생태계로부터 격리 처분되어야 함
방사성폐기물의 처분방법   영구적으로 생태계로부터 격리 처분되어야 함 처분방법에 요구되는 격리의 정도는 방사성폐기물의 농도와 종류에 따라 다름 우리나라의 경우 •중·저준위 방사성폐기물 - 천층처분시설 •고준위 방사성폐기물 - 심층처분시설

27 중·저준위 방사성폐기물의 처리 천층처분 방식 1) 표층처분 2) 동굴처분
-지표면 가까이에 폐기물을 처분 (약 30m 깊이까지) -지표면에 공학적 방벽으로 설치 -폐쇄 후 : 수 미터 이상의 천연 및 공학적 덮개에 의해 인간 생활권으로부터 격리 -실시 국가 -영국, 미국, 구소련, 프랑스, 스페인, 일본 등

28 2) 동굴처분 -지하에 폐기물을 처분 , 동굴의 형태로 설치 -폐쇄 시: 진입 통로를 메움으로써 인간 생활권으로 부터 격리되는 방식 -단 점 : 천층 처분에 비해 초기 비용이 많이 소요, -잠 점 : 자연 및 인위적 사고로부터 폐기물의 격 리 및 방호 효과가 우수. -시행국가 : 독일, 스웨덴, 핀란드.

29 고준위 방사성폐기물의 처리 심층방식 지하 500 ∼ 1,000미터의 암반에 처분시설 설치
심층방식 지하 500 ∼ 1,000미터의 암반에 처분시설 설치 현재 미국, 프랑스 등을 중심으로 지하시험시설을 만들어 기술개발 중.

30 사용후연료 원자력발전의 연료로 사용되고 난 후 원전연료 물질 관리방안 : 재활용과 영구처분
재활용 : 사용후연료에 남아 있는 유용한 물질 분리하여 추출 (고준위수거물 방출유발) 영구처분 : 일정기간 저장 후 지하 깊은 곳의 암반층에 가두는 것 국내 - 재활용은 경제성 및 핵확산 문제로 시설과 기술확보가 현실적으로 어려움

31 중간저장 •사용 후 연료의 저장방식 발전소부지 외에 어느 한곳에 모아서 저장하는 방안 대부분의 국가들은 중간저장방안을 채택
우리나라의 경우도 중간저장이 기본정책 •사용 후 연료의 저장방식 습식 : 열과 방사선을 주로 물을 이용하여 관리 건식 : 공기와 콘크리트 등의 차폐체로 관리

32 국내 방사성폐기물 관리현황 폐기물은 각 원전 부지내의 저장고에서 안전하게 관리
국내 방사성폐기물 관리현황   폐기물은 각 원전 부지내의 저장고에서 안전하게 관리 국내 원자력발전소 1기당 연간 중저준위폐기물 발생량은 1992년도에 약500드럼 감용노력에 따라 2000년도 기준으로 호기당 중•저준위 폐기물 연간 약140드럼으로 감소

33 원전별 방사성수거물 누계 발생량 및 포화 예상시기 (2003년 6월말 기준)
원전별 방사성수거물 누계 발생량 및 포화 예상시기 (2003년 6월말 기준)

34 원전별 방사성수거물 누계 발생량 및 포화 예상시기 (2003년 6월말 기준)
원전별 방사성수거물 누계 발생량 및 포화 예상시기 (2003년 6월말 기준)

35 해외 방사성폐기물 관리현황 1.미국 3곳의 중·저준위 폐기물 처분시설을 운영 - 천층처분 방식 년 - 사우스 캐롤라이나주의 반웰(Barnwell) 처분시설 -1971년 – 워싱턴주 리치랜드(Richland) 처분시설 지표토양을 길이 100m, 폭 40m, 깊이 10m 정도로 파서 폐기물을 채 운 후 토양으로 매립하는 방식을 택하고 있음 -1980년- 유타주의 Salt Lake City 근처에 위치한 EviroCare 처분장 사용후연료와 고준위폐기물을 국가에서 통합관리하기위해 1982년에 방사성폐기물관리법을 제정 고준위 및 사용후연료의 처분을 위해 1987년 네바다주의 Yucca Mt.을 후보부지로 선정, 연구와 처분장 건설 2010년부터 약 300미터 깊이의 심층처분시설을 상용 운영할 예정

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37 해외 방사성폐기물 관리현황 2. 프랑스 중·저준위 폐기물 처분시설을 운영
천층처분 방식 채택 -지표를 평탄하게 절토한 후 콘크리트 구조 물을 만들고 그 안에 폐기물을 처분하여 콘 크리트 등으로 채우는 처분방식 로브(L'Aube) 처분시설 -파리 동남쪽 150㎞ 지점에 위치 1992년부터 운영 라망쉬 처분시설 1969년 - 운영 개시된 프랑스의 첫 번째 처분시설 1994년 - 용량포화로 폐쇄

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39 해외 방사성폐기물 관리현황 3. 일본 중·저준위 폐기물 처분시설을 운영
천층처분 방식- 지표를 10여m 판 후 콘크리트 구조물을 만들고 그 안에 폐기물을 처분하여 모르타르 등으로 채우는 처분방식 로카쇼무라 처분시설 – 1992년 부터 운영

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41 해외 방사성폐기물 관리현황 4. 스웨덴 동굴처분 방식 - 해안에서 1㎞ 떨어진 지점의 해 저 50m에 동굴 뚫어 건설
중·저준위 폐기물 처분시설 동굴처분 방식 - 해안에서 1㎞ 떨어진 지점의 해 저 50m에 동굴 뚫어 건설 스톡홀름에서 북쪽으로 160㎞ 지점에 위치한 포스마크 원전 인근에 처분시설을 만들어 1988 년부터 운영

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43 해외 방사성폐기물 관리현황 5. 독일 중·저준위 폐기물 처분시설을 운영 동굴처분 방식 - 암염 폐광을 이용
구 동독지역에 위치한 몰스레벤(Morsleben) 처분시설 (1981년부터 운영.)

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45 연습문제 1.방사성 폐기물의 관리방법을 4단계로 나타내어 보시오 (발생-저장-운반-처분)
1.방사성 폐기물의 관리방법을 4단계로 나타내어 보시오 (발생-저장-운반-처분) 2.중, 저준위 방사성 폐기물의 처리방법인 천층처분의 두 가지 방식은? (동굴처분, 표층처분) 3. 아스팔트 위에 구조물 축조 후 그 안에 방사성 폐기물 저장하는 방식은?(공학적 저장) 4.국제원자력 기구의 약어는? ( IAEA –International Atomic Energy Agency)