The purpose of this paper is to provide a methodology to develop a predictive model based on a conceptual three phase system and to investigate the influence of bacteria and their generation on the transport of radionuclide in porous and fractured media. The mass balance for bacteria, substrate and radionuclide were formulated. To illustrate the model simply, an equilibrium condition was assumed to partition the substrate, bacteria and radionuclide concentrations between the solid soil matrix, aqueous phase, rock matrix and bacterial surface.
From the numerical calculation of the radionuclide transport in the presence of bacteria, it was found that the growth of bacteria and supplied primary substrate as limiting or stimulating growth factor of bacteria are the most important factors of the radionuclide transport. We also found that, depend on the transport of bacteria the temporal and spatial distribution of radionuclide concentration was significantly altered.
The model proposed in this study will improve the evaluation of the role of the bacteria in the transport of radionuclide in groundwater systems. Furthermore, this model would be usefully utilized in analyzing the important role of colloidal particulate on the overall performance of radioactive waste safety.
본 연구에서는 지하의 다공성 매질이나 균열 매질에서의 방사성 핵종의 이동에 박테리아와 같은 미생물의 존재와 그 생명현상이 미치는 영향을 평가 할 수 있는 모델을 개발하였다. 최근의 연구 결과 지하 매질에서의 미생물의 존재, 미생물의 성장 현상 및 높은 방사성 핵종의 흡착능 등이 입증되어 미생물들의 방사성 핵종의 이동 매개체로서의 역할에대한 관심이 커지고있다. 그러나 기존의 모델은 미생물체들의 이동 매개로서의 역활, 특히 성장 특성을 고려해줄 수 없어 지하 매질에서의 방사성 핵종의 이동과 그 영향을 정확하게 해석할 수 있는 모델이 필요하게되었다.
이를위해 박테리아, 방사성 핵종 그리고 기질에대한 물질 수지식을 수립하였고, 모델을 개념적으로 단순화 시키기위해 기질, 박테리아, 방사성핵종의 토양, 모암반, 박테리아 표면 및 지하수에서의 물질 분배를 이용하여 이동 매개체의 역활을 보다 정확하게 묘사할 수 있는 모델을 개발하였다. 이를 전산 프로그램화하여 지하 매질에서의 박테리아 존재에의한 영향을 평가한 결과, 박테리아의 성장과 그 제한 요소로서 작용하는 영양소가 방사성 핵종의 이동에 큰 영향을 주는것으로 나타났다. 즉, 박테리아와 같은 유기 생명체 입자들이 방사성 핵종의 이동을 가속 또는 지연시키는 것을 알 수 있으며 가속 및 지연의 정도는 기질, 박테리아, 핵종의 특성에 의해 결정되어진다.
본 연구에서 개발한 모델은 기본적으로 지하 매질(다공성 매질, 암반 균열 매질, 다공-균열 매질)에서의 방사성 핵종의 이동에 미생물이 미치는 영향을 평가하는데 유용하게 사용될 수 있을 뿐만 아니라 폐기물의 처분 안전성 해석에서의 콜로이드 입자의 역활을 해석하는데에도 널리 사용될 수 있을 것이다.
