When a final option for radioactive waste is determined, it is necessary to demonstrate compliance of disposal system chosen with relevant regulations. Considering the large number of physical and chemical factors involved, the complexity of their inter-relationships, and long time periods, a system approach is required. And a stochastic analysis is needed to provide that these regulatory criteria can be met with confidence. Among a variety of models developed to treat the effect of uncertainty on the system performance, the first-order reliability method is suggested as an attractive tool to stochastic problems incorporating any amount of probabilistic informations, which is particularly useful when statistical information is incomplete, as is common for problems occurring in the subsurface environment. The method is based on using the first-order Taylor series expansion at a specific linearization point to calculate a measure of reliability. Results from a first-order reliability analysis include an estimate of the probability of exceeding a specified performance criteria and measure of the sensitivity of the stochastic solution to the changes in input random variables and their statistical moments. In this dissertation, for reliable prediction of the performance of repository for the radioactive wastes, first-order reliability method is applied in treating the parameter uncertainties of predictive models. First, a thickness of canister corrosion and breach time of canister is calculated using uniform corrosion model, which are combined with the diffusional transport modeling of radionuclides in the backfill material. And, a fractional release rate for each radionuclide is derived from the evaluation of the performance of waste package which is consisted of canister and backfill material. Second, a cumulative release at the accessible environment is obtained by geosphere transport modeling with the source term given as fractional release rate. Third, considering the hydrological condition around the repository, groundwater travel time along the fastest pathways is calculated. And, some suggestions about the usefulness and possible application of probabilistic performance assessment currently developed are made. The proposed first-order reliability method can be applicable to a full range of problems occurring in the radioactive waste management and beyond.
방사성 폐기물의 처분에 관한 최종안이 결정되면, 선정된 방법이 관련규정을 준수할 수 있음을 보여줄 필요가 있다. 이 과정에는 많은 물리, 화학적 인자들과 이들의 상호 관계, 또한 오랜 시간이 관련되므로, 시스템적 접근이 요구된다. 그리고 이들 규정의 기준이 신뢰성있게 만족되는지 여부를 알기위해서는 확률론적 분석이 필연적이다. 시스템의 성능에 대한 불확실성의 영향을 다룰 수 있는 여러 방법중에서 1차 신뢰도법은 여하한 수준의 확률론적 정보를 가지는 문제를 해결하는데 적합하다. 특히, 통계적 정보가 부족할 때 유용한데, 이러한 경우는 지표면의 환경에서는 일반적이라할 수 있다. 본 방법은 신뢰성의 정도를 계산하기 위해 특정 선형점에서 Taylor 급수의 1차 전개를 사용하는 데 기초하고 있다. 그 결과로는 주어진 성능 기준을 넘어서는 확률의 추정, 입력변수와 그 통계적 moment의 변화에 대한 확률론적 해의 민감도등을 들 수 있다. 본 논문에서는 방사성 폐기물 처분장의 성능에 관한 신뢰성있는 예측을 위하여, 예측모델의 변수 불확실성을 취급하는데 1차 신뢰도법을 적용하였다. 먼저, 전면부식 모델을 사용하여 용기 부식의 두께와 용기의 파열시간을 계산하고, 이 결과를 충전물질내 방사성 핵종의 확산이동 모델과 결합시킨다. 또한, 확률론적 과정 모델을 이용, 폐기물 package로부터 각 핵종별 부분 누출율을 구할 수 있다. 둘째, 위에서 구한 부분 누출율을 방사선 원항으로 간주하고, 지중이동 모델을 도입하여 접근가능한 환경에서의 누적 누출율을 얻을 수 있다. 셋째, 처분장 주변의 수리, 지질학적 조건을 고려하여 최단경로를 통한 지하수 이동시간을 계산하였다. 위의 분석과 함께, 지금 개발된 확률론적 성능평가법에 대한 유용성과 가능한 활용 방법이 제시되었다. 본 1차 신뢰도법은 방사성 폐기물 관리 전반에 걸쳐 유용하게 쓰일 수 있을 것으로 기대된다.
