For the treatment of uncertainties arising in the safety assessment of high-level radioactive waste repository, a new probabilistic safety assessment methodology is developed. The present methodology contains two major parts: one is for the treatment of uncertainties involved in the mechanistic models describing the performance of radioactive waste repository and the other is for the treatment of input parameter uncertainties.
The present methodology is based on the system reliability analysis method, and the radioactive waste repository is considered as a stand-by redundant system is continuous operation. The risk of radioactive waste repository is presented as a product of the failure probability density of waste repository and the radionuclide inventory in the repository when the failure of waste repository occurs. The failure probability density of waste repository is calculated by combining those of unit components that are estimated using the mechanistic models describing their performances. This probabilistic methodology can be a valuable alternative to the deterministic safety assessment for the high-level radioactive waste repository and provides the quantitative informations on the contribution of unit components to the overall performance of waste repository.
The present methodology is applied to the reference repository for the numerical illustration. The results show that the present methodology yields more realistic results as compared with those using the random failure model, and among the unit components of waste repository, the geosphere greatly contributes to the overall performance of waste repository for sorbing radionuclides, and as the retardation factor of nuclide is decreased, the overall performance is dominated by the waste matrix.
To evaluate how the safety assessment results are affected by the uncertainties involved in input parameters, the Monte Carlo simulation with Latin Hypercube Sampling and a statistical estimation are used. The uncertainty ranges of failure time of unit components and the corresponding variation of overall risk of waste repository are estimated. The numerical results show that radionuclides can be released from the repository into biosphere much earlier than we expect after an emplacement of waste into the repository, although their probabilities are very low. However, the probable release rates of radionuclide are below the release limits even under the worst condition.
고준위 방사성폐기물 처분의 안전성 평가시 제기되는 불확실도(uncertainty) 문제를 다루기 위해 새로운 확률론적 안전성 평가 방법이 개발되었다. 이 방법은 방사성폐기물 처분장의 성능을 모사하는 역학적 모델에 포함된 불확실도를 다루는 부분과 입력 피라미터의 불확실도를 다루는 부분 등의 두 주요 부분으로 구성된다.
본 논문에서 제안된 처분 안전성 평가 방법은 계통 신뢰도 해석방법(system reliability analysis method)에 기초를 둔 것으로서 방사성폐기물 처분장을 연속 가동 중에 있는 여유도를 갖는 시스템(stand-by redundant system)으로 간주하여, 방사성폐기물 처분장의 위험도(risk)를 처분장의 고장확률밀도(failure probability density)와 처분장의 기능이 상실된 시점에 처분장 내에 존재하는 방사성핵종의 양의 곱으로 나타낸다. 방사성폐기물 처분장의 고장확률밀도는 처분장 각 구성요소(unit components)의 성능을 모사하는 역학적 모델을 이용하여 추정한 각 구성요소의 고장확률밀도를 결합하여 구한다. 이 확률론적 방법은 기존의 결정론적 처분 안전성 평가 방법에 대해 유용한 대안이 될 수 있으며, 방사성폐기물 처분장의 총괄성능에 미치는 단위 구성요소의 기여도에 관한 정량적인 정보를 제공해 준다. 수치적 계산 예를 보여주기 위해 개발된 모델을 가상 처분장의 안전성 평가에 적용하였다. 그 결과 본 모델에 의해 계산된 처분장으로의 방사성핵종 유출가능율 ( probable release rate )은 랜덤고장모델 (random failure model)에 의한 계산값에 비해 보다 현실적인 결과를 보여주고 있다. 또 처분장의 구성요소 중 흡착성 방사성핵종에 대해서는 지질계(geosphere)가 처분장의 총괄성능에 가장 크게 기여하였으며, 핵종의 지연계수가 감소할수록 처분장의 총괄 성능은 폐기물 고화체 (waste matrix)에 의해 지배되었다. 입력파라미터에 포함된 불확실도가 처분 안전성 평가 결과에 미치는 영향을 분석하기 위해 라틴하이퍼큐브 샘플링(Latin Hypercube Sampling)을 이용한 몬테카를로 모사와 통계적 추정법을 사용하여, 처분장 단위 구성요소의 고장시간의 불확실도 범위와, 이에 따른 방사성폐기물 처분장의 총괄 위험도 변화가 추정되었다. 그 결과 비록 확률은 낮지만 처분장에 처분된 방사성폐기물에 함유된 방사성핵종이 우리가 예측한 것보다 훨씬 일찍 생태계로 도달될 수도 있는 것으로 나타났다. 그러나 이러한 최악의 조건 하에서도 방사성핵종의 유출가능율(probable release rate)는 규제기준치 이하였다.
