The framework of proliferation resistance evaluation methodology, based on attribute analysis and scenario analysis, for nuclear energy system is suggested in order to allow for the comprehensive assessment of proliferation resistance by addressing the intrinsic and extrinsic features of nuclear energy system. Proliferation resistance is viewed within the context of the success tree model of proliferator's diversion attempt and expressed by the value of top event probability of the success tree model. This study focused on the method that the value of top event is estimated. The methodology uses two different methods to quantify the likelihood of basic events constituting the top event. The likelihood of basic event success affected by intrinsic feature of nuclear energy system was assessed by using multi-attribute utility theory and likelihood of basic event related to the diversion detection measures was assessed by direct expert elicitation. The value of top event was calculated based on the intersection of probabilities of basic event success. Feasibility of the methodology was explored by applying it to selected reference nuclear energy systems. System-Integrated Modular Advanced Reactor (SMART) system and Light Water Reactor (LWR) were chosen as reference systems and the value proliferation resistance of SMART and LWR were evaluated. Characteristics of inherent features and hypothesized safeguards measures of both systems were identified and used as input data to evaluate proliferation resistance. The results and conclusions are applicable only within the context of subjectivity of this methodology.
지금까지 원자력의 이용에 있어서 지속성, 경제성, 안전성, 폐기물에 의한 환경에의 영향 등이 주요 고려사항이었으나 최근에는 핵무기 제조를 위한 핵물질의 전용 또는 테러에 대한 원자력시스템의 핵확산 저항성이 중요한 기술적 목표로 고려되고 있다.
최근 원자력 시스템의 방벽 속성을 이용한 평가방법론, 핵확산 시나리오에 근거한 확률론적 방법을 이용한 평가방법론, Proliferator와 Safeguarder의 경쟁모델을 이용한 two side approach 방법 등 다양한 평가 방법론이 개발되고 있다. 그러나 핵확산 저항성의 평가는 매우 복잡한 원자력시스템의 특성을 고려하여야 하기 때문에 어느 한 가지 방법을 통해서 평가할 수 있는 성격이 아니며 여러 가지 평가방법을 통합하여 각 평가방법론의 단점을 보완할 수 있는 하나의 평가방법론을 개발하여 적용하는 것이 필요하다.
따라서, 본 논문은 지금까지 가장 많이 고려되고 있는 속성 접근법과 시나리오 접근법을 이용한 핵확산 평가방법론을 통합하여 각각의 평가방법론이 지니고 있는 단점을 보완하는 통합방법론의 기틀을 제시하였다.
이 논문에서 핵확산 저항성은 proliferator의 전용시도가 성공할 확률로 표현되었으며 시나리오 접근법을 근거로한 Success tree model의 top event로 표현되었다. Top event의 값은 이 top event를 이루는 basic event들의 값으로부터 구해지며 basic events들의 값은 속성접근법을 이용한 다속성효용함수와 전문가 도출 두가지 방법을 통해 구하였다.
Basic event들은 원자력시스템의 내재적 속성에 영향을 받는 event와 IAEA 안전조치 등 외재적 속성에 영향을 받는 events로 분류하여 내재적 속성의 영향을 받는 basic event는 다속성효용함수를 이용하여 정량화 하였고 외재적 속성에 영향을 받는 basic event는 많은 불확실성을 가지고 있고 정보가 부족한 현실로 전문가 설문을 통해 정량화 하였다.
또 이를 경수로와 중소형원자로인 SMART 원자력시스템에 적용하여 경수로에 대한 SMART의 상대적 핵확산 저항성을 평가해보고 평가방법론의 적용가능성을 타진해 보았다. 구체적으로 SMART와 LWR의 사용후 핵연료의 핵물질이 전용될 확률을 계산하는데 적용해보았다. 총 8가지의 핵확산 전용 경로가 파악되었으며 계산결과 두 시스템 모두 IAEA안전조치를 속이기 위해 장부를 조작하고, 봉인을 위조하고 원격감시 자료를 위조하여 핵물질을 전용하는 경로가 가장 취약한 부분으로 파악되었다. SMART의 핵확산 저항성은 핵확산 저항성이 가장 크다는 경수로와 비교하였을 때 차이가 거의 없는 것으로 계산되었다.
