The spent fuel of current nuclear reactors is one of challenging issues for the continuous utilization of nuclear power. As a technical solution, deep geological disposal and partitioning & transmutation (P＆T) technology have been studied for decades. During the study of P＆T technology, concept of LLW generation through the P＆T by separation of high heat-load and activity FP has been previously proposed. A study on the PEACER transmutation reactor and pyroprocess-based partitioning system in Korea are suggested with the concept of converting all the spent fuel from PWR into LLW disposable to near-surface disposal facility.
In this study, the feasibility of near-surface disposal for waste from PEACER & pyroprocessing is evaluated in the view point of decontamination factor (DF) applied to pyroprocessing and risk-based waste classification system. For the study, waste characteristics and mass balance from PWR and PEACER is predicted. Waste acceptance criteria of disposal facility are derived by considering domestic scenarios and facility. The effect of important parameter, especially, waste isolation period and waste stabilization, is considered.
It is concluded that the feasibility of near-surface disposal for waste from PEACER and pyroprocessing system strongly depends on the decontamination factor and the long-term waste isolation period and more stable waste stabilization than by commercial concrete material are required to reduce acceptable DF value.
사용후 핵연료의 최종처리 문제는 지속적인 원자력 에너지의 이용을 위해 반드시 해결되어야 할 과제로 인식되고 있다. 사용후 핵연료의 최종처분에 관한 연구로서 심지층 영구처분과 함께 사용후 핵연료 내의 고준위 장 반감기 핵종을 소멸처리함으로써 방사능을 저감화 및 폐기물의 부피를 줄이는 핵변환로에 대한 연구가 이미 오래 전부터 연구되어 왔다. 그 중에서 사용 후 핵연료의 분리 및 소멸처리 과정에서 처분 후 높은 열 발생량과 방사능을 가진 핵분열 생성물을 추가적으로 분리, 저장하고, 그 외 폐기물들을 중저준위 천층처분시설에 처분하고자 하는 개념이 제시된 바 있었다. 국내의 경우, PEACER 핵변환로와 건식공정을 바탕으로 국내 PWR에서 발생한 모든 사용 후 핵연료에 대해 이를 천층처분이 가능한 폐기물로 변환시키려는 관련 연구가 진행 중에 있다.
본 연구에서는, PEACER와 건식공정에서 발생된 폐기물의 천층처분 가능성을 건식공정에 적용되는 핵종별 제염계수 (Decontamination Factor) 와 Risk-based waste classification 개념을 적용 하여 분석하고자 하였다. 이를 위해서, 먼저 국내 PWR과 연구중인PEACER핵변환로에서 발생하는 폐기물의 특성 및 발생량을 평가하였으며, 폐기물내 대상핵종에 대한 천층처분시설의 폐기물 수용기준을 도출하였다. 천층처분 시설의 폐기물 수용기준 도출을 위하여 국내에서 연구된 인간침입 및 지하수를 통한 핵종 이동 시나리오와 국내 천층처분시설의 개념을 적용하였으며, 폐기물 수용기준 도출 과정에서 사용되는 폐기물 및 시설 특성과 관련된 중요 변수들의 변화에 따른 폐기물 수용기준의 변화에 대하여 고려하였다
평가결과, PEACER 및 건식공정으로부터 발생되는 폐기물들은 건식공정에 적용되는 핵종별 제염계수에 따라 천층처분이 가능할 것으로 예상되며, 더욱 안정적인 처분과 실현가능한 제염계수값에 근접하기 위해선 보다 장기간의 처분시설 제도적 관리기간과 기존 중저준위 폐기물의 대표적 고화체인 콘크리트 보다 더 안정화된 폐기물 고화체가 요구될 것으로 판단된다.
