사용후핵연료를 저장하는 볼트체결 저장용기의 격납경계를 형성하는 주된 구성요소는 금속 밀봉재이다. 이러한 금속 밀봉 재는 열과 방사선에 의해 그 성질이 저하된다. 또한, 금속 밀봉재가 강한 열에 장기간 노출되면 크리프 현상이 발생한다. 이러한 크리프는 밀봉시스템에 응력 이완을 가져와서, 결국 밀봉재의 건전성을 해치게 된다. 이러한 응력 이완은 금속 밀봉재의 밀봉성능 저하로 이어지며, 저하의 정도에 따라 저장용기의 누설을 야기할 수 있다. 또한, 볼트 체결력의 감소도 밀봉성능 저하에 영향을 미친다. 본 논문에서는 금속 밀봉재의 격납건전성과 볼트체결력 감소를 평가하기 위해 수행한 가속화 시 험의 결과에 대하여 기술한다. 전 시험기간 동안 각 시편에서의 누설률, 볼트 변형률, 금속 밀봉재 주변 온도를 계측하여 분석하였고, 금속 밀봉재는 저장기간 50년 동안 격납건전성을 유지함을 입증하였다. 또한, 가속화 시험의 타당성에 대해서 기술하였다.

본 연구에서는 심부시추공 처분을 위한 밀봉시스템으로서 Gibb’s Group에 의해 제안된 화강암 용융 및 재결정화에 의한 시 추공 밀봉 방안에 대해 KURT 화강암을 대상으로 실현 가능성을 확인하였다. 화강암 용융 실험은 첨가제를 이용한 상압용 융시험과 물의 기화에 의한 수증기 고압용융시험 2가지로 수행되었다. 상압 용융시험 결과, KURT 화강암 분말에 NaOH를 첨가하여도 기본 융점보다 낮은 1,000℃에서 부분용융이 시작되었으며, 냉각된 용융물에서 침상결정의 형성을 확인하였다. 수증기 고압시험은 물의 첨가량에 따라 수증기압을 달리하며 최대 400 bar의 수증기압까지 용융 시험이 진행되었다. KURT 화강암은 낮은 수증기압에도 1,000℃에서 부분 용융이 시작되었으나, 물이 많이 첨가된 높은 수증기압에서 화강암의 부분 용융은 보이지 않았다. 따라서 소량의 수증기가 있는 고압상태가 화강암의 용융에 적합한 것으로 판단되었다. 한편, 고온고압의 수증기는 내부식성의 반응기 벽을 부식시켜, 고온의 수증기에 의한 처분용기의 부식 문제가 발생되었다.

현행 규제요건에 따르면 국내에서 발생된 모든 폐밀봉선원은 자체처분 대상, 극저준위 또는 중·저준위 방사성폐기물에 해 당하며, 기본적으로 방사능 농도를 기준으로 한 처분방식 제한규정을 준수해야 한다. 본 연구에서는 이러한 분류체계 이외 에 IAEA 및 국외 폐밀봉선원 사용국의 방사성폐기물 분류체계, 폐밀봉선원 고유 특성 등에 대한 검토 및 분석결과를 토대 로 반감기 및 A/D 값(각 선원의 방사능(A)을 작업자 및 일반 대중에 대한 잠재적 위험도를 의미하는 방사성핵종 고유의‘D 값’을 활용하여 정규화한 수치로 선원의 상대적 위험을 평가하는 기초적인 기준으로 사용)에 대한 기준을 추가적으로 적용 하여 국내 폐밀봉선원 분류체계에 대한 방안을 제시한 후, 각 범주에 대한 처분방식을 도출하였다. 다양한 처분시점을 상정 한 국내 폐밀봉선원 특성 분석 및 처분방안별 대상 수량·체적 평가결과를 통해 본 연구에서 도출된 처분방안을 처분 예상 시기와 무관하게 2015년 3월말 기준으로 임시저장 중인 모든 폐밀봉선원에 대해 적용할 수 있음을 확인하였다. 단, 방사능 량을 확인할 수 없거나 비방사능 또는 A/D 값을 산출할 수 없는 선원에 대해서는 본 연구결과를 적용할 수 없으므로 처분방 안 이행을 위해서는 사전에 비방사능, 체적 등의 선원 고유 특성이 반드시 확인되어야 한다.

Fuel Test Loop(FTL) is a facility which could conduct a fuel irradiation test at HANARO (High-flux Advanced Neutron Application Reactor). FTL simulates commercial NPP’s operating conditions such as the pressure, temperature and neutron flux levels to conduct the irradiation and thermo- hydraulic tests. The In-Pile Test Section(IPS) installed in HANARO FTL is designed as a pressure vessel design conditions of 350℃, 17.5MPa. The instrumentation MI-cables for thermocouples, SPND and LVDT are passed through the sealing plug, which is in the pressure boundary region and is a part of instrumentation feedthrough of MI-cable. In this study, the brazing method and performance test results are introduced to the sealing plug with BNi-2 filler metal, which is selected with consideration of the compatibility for the coolant. The performance was verified through the insulation resistance test, hydrostatic test, and helium leak test.