본 논문에서는 고준위폐기물 처분용기를 지하 심지층에 처분하기 위하여 요구되는 구조설계 요구조건과 구조안전성 평가 기준을 도출하였다. 고준위폐기물은 높은 열과 많은 방사능을 방출하기 때문에 고준위폐기물을 넣어 보관하는 처분용기는 그 취급에 많은 주의가 요구된다. 이를 위하여 고준위폐기물 처분용기는 장기간(보통 10,000년 동안) 안전한 장소에 보관되어야 한다. 보통 이 보관 장소는 지하 500m에 위치한다. 지하 깊은 화강암에 고준위폐기물을 보관하도록 설계되는 처분용기는 내부주철삽입물과 이를 감싸고 있는 부식에 강한 와곽쉘, 위 덮개와 아래 덮개로 구성되는 구조로 되어 있으며 지하수압과 벤토나이트 버퍼의 팽윤압을 받는다. 따라서 고준위폐기물 처분용기는 심지층에 보관 시 이들 외력들을 견디도록 설계되어야 한다. 만약에 발생 가능한 모든 하중조합을 고려한 처분용기 설계가 되지 않으면 심지층에 위험한 고준위폐기물 처분 시에 처분용기에 소성변형이나 크랙 또 좌굴같은 구조적 결함이 발생할 수 있다. 따라서 심지층에 처분용기를 처분 시에 처분용기에 발생하는 구조적 문제들이 발생하지 않게 하기 위하여 여러 가지 구조해석이 수행되어야 한다. 이러한 구조해석 수행에 앞서 처분용기 설계 타당성을 평가하기 위한 기준이 필요하다. 또한 평가기준에 영향을 미치는 설계요구조건(설계변수)이 명확히 검토되어야 한다. 따라서 본 논문에서는 처분용기의 구조설계 요구조건(설계변수)과 구조 안전성 평가기준을 도출하고자 한다.

In this paper, structural design requirements and safety evaluation criteria of the spent nuclear fuel disposal canister are studied for deep geological deposition. Since the spent nuclear fuel disposal canister emits high temperature heats and much radiation, its careful treatment is required. For that, a long term(usually 10,000 years) safe repository for the spent nuclear fuel disposal canister should be secured. Usually this repository is expected to locate at a depth of 500m underground. The canister which is designed for the spent nuclear fuel disposal in a deep repository in the crystalline bedrock is a solid structure with cast iron insert, corrosion resistant overpack and lid and bottom, and entails an evenly distributed load of hydrostatic pressure from underground water and high pressure from swelling of bentonite buffer. Hence, the canister must be designed to withstand these high pressure loads. If the canister is not designed for all possible external loads combinations, structural defects such as plastic deformations, cracks, and buckling etc. may occur in the canister during depositing it in the deep repository. Therefore, various structural analyses must be performed to predict these structural problems like plastic deformations, cracks, and buckling. Structural safety evaluation criteria of the canister are studied and defined for the validity of the canister design prior to the structural analysis of the canister. And structural design requirements(variables) which affect the structural safety evaluation criteria should be discussed and defined clearly. Hence this paper presents the structural design requirements(variables) and safety evaluation criteria of the spent nuclear fuel disposal canister.

Abstract   요약   I. 서론   II. 처분용기의 기본설계 요구조건    가. 처분용기의 기본형상 정의    나. 처분용기가 만족해야 되는 외부조건    다. 처분용기의 기본 설계 요구조건(설계변수)   III. 처분용기에 대한 구조안전성 평가기준   IV. 결론   참고문헌

• Young-Joo Kwon(Hongik University) | 권영주
• Jong-Won Choi(Korea Atomic Energy Research Institute) | 최종원