한국원자력환경공단에서는 국내 경수로 원전에서 발생된 사용후핵연료를 건식으로 저장할 수 있는 콘크리트 용기를 개발하 였다. 본 저장용기는 사용후핵연료가 건식환경에서 장기간 저장되는 동안 용기 및 사용후핵연료의 건전성이 유지되며, 방사 선량률이 저장시설의 설계기준을 초과하지 않도록 설계되어야 한다. 특히, 저장시설은 정상 및 사고조건에서 적절한 방사선 방호를 위한 차폐설계가 이루어져야 한다. 이를 위해 본 연구에서는 미국 10CFR72 및 10CFR20의 기술기준과 NRC의 표준 심사지침 NUREG-1536에서 제시한 평가방법에 따라 건식저장조건하에서 단일 콘크리트용기 및 2×10 용기배열조건의 선 량율을 평가하였다. 평가결과, 일반인에 대한 연간선량 한도인 0.25 mSv를 만족하는 통제구역 경계까지의 거리는 약 230 m 로 도출되었다. 콘크리트 저장용기의 설계사고는 2×10 배열의 저장시설에서 한 개의 저장용기가 이송 중 전도사고가 발생 하여 용기의 바닥면이 통제구역 경계로 향하는 상황으로 가정하였다. 전도된 저장용기의 바닥면으로 부터 100 m 및 230 m 지점에서 각각 12.81 mSv 및 1.28 mSv로 평가되었다. 본 연구를 통해 건식저장조건에서 콘크리트 저장용기 및 저장시설은 적절하게 평가된 통제구역경계까지의 거리가 확보된다면 방사선적 안전성이 유지됨을 확인할 수 있었다. 본 평가결과만으 로 건식환경의 저장용기(시설) 설계에 직접 적용하기는 어렵겠으나, 향후‘국가 고준위폐기물 관리 전략’에 근거한 원전내 저장시설 또는 중간저장 시설의 설계 및 운영에 유용한 자료가 될 것으로 사료된다.

2017년 6월에 영구정지 된 고리 1호기의 해체는 한국의 상업 원전에 대한 첫 해체 사례가 될 것이다. 해체 과정 중에 발생하 는 폐기물에 대한 처분은 전체 해체 비용의 많은 부분을 차지한다. 따라서 방사화 및 오염된 콘크리트 구조물은 적절한 해체 전략을 수립하여 경제적이고 안전하게 해체되어야 한다. 본 논문에서는 생물학적 차폐체에 대한 최적화된 해체 및 처분 시 나리오를 연구하였다. 해체사례, 폐기물 처분 규정 및 처리 기술을 분석하였다. 그리고 생물학적 차폐체 제거 과정의 폐기물 발생량을 최소화하기 위해서, 최적 해체 시나리오를 제시하였고 폐기물 처분 방안을 도출하였다.

일반골재인 자갈, 모래와 중량골재인 산화 슬래그 및 자철광을 이용하여 5 종류의 콘크리트를 제작하여 감마선 차폐특성과 압축강도를 살펴보았다. 골재는 평균적인 크기에 따라 비교적 작은 크기의 잔골재와 큰 크기의 굵은 골재로 구분하여 사용하였다. 실험 결과 산화 슬래그 잔골재와 굵은 골재를 사용한 콘크리트가 일반 골재만을 이용하여 배합한 콘크리트 시 편보다 137Cs 감마선에 대해 2% 향상된 감쇠계수인 0.371 cm-1을 기록하였다. 각 시편들의 단위중량을 측정한 결과 자철광 잔골재와 산화 슬래그 굵은 골재로 배합한 조건의 단위중량이 가장 높은 3,175 kg·m-3이었다. 산화슬래그를 잔골재와 굵은 골재로 배합한 조건의 단위중량은 3,052 kg·m-3으로 최대 단위중량 조건보다 123 kg·m-3 낮았지만 감쇠계수는 오히려 0.012 cm-1 향상되었다. 골재들의 화학성분 분석결과 산화 슬래그는 자철광에 비해 마그네슘의 비율은 낮고 칼슘의 비율은 높아 구성에 있어서 차이를 보였다. 따라서 산화슬래그만을 골재로 사용한 경우 자철광을 잔골재로 사용한 경우보다 단위 중량은 낮았지만 마그네슘과 비교하여 원자번호가 큰 칼슘의 비율이 높아서 감마선 차폐성능이 향상된 것으로 생각된다. 중량골재가 배합된 모든 시편들은 일반 골재를 이용한 콘크리트보다 압축강도가 높았고, 산화슬래그와 자철광의 잔골재만을 사용한 경우 4주 양생 후 압축강도가 일반 콘크리트에 비해 45% 향상된 50.2 MPa을 기록하였다.

첨단산업의 발전으로 재활용이 어려운 산업부산물의 발생량이 증가하고 있으며, 건설산업에서는 골재 수급이 부족한 실정이다. 이에 본 연구에서는 중금속이 함유된 폐브라운관 유리를 잔골재로 100% 대체하고 전기로 산화슬래그를 굵은골재로 대체한 콘크리트의 감마선 차폐효율을 진단하여, 산업폐기물로 납과 철의 함유량을 높인 콘크리트의 차폐콘크리트 적용성을 검토하였다. 연구 결과, 일반 굵은골재를 사용한 콘크리트보다 반가층이 감소하는 경향을 나타냈으며, 중금속을 함유한 산업폐기물의 적용으로 고밀도의 콘크리트 제조가 가능할 것으로 사료된다.

본 연구는 의료용 선형가속기 시설을 차폐하는 콘크리트에 대한 중성자 방사화 연구로써, 일반 콘크리트 와 저 방사화 콘크리트를 비교 분석하였다. 실험 방법은 MCNPX (Ver. 2.5.0)와 FISPACT-2010를 사용하여 모의실험을 진행하여, 광자선과 중성자선에 대한 차폐능을 산정하고 중성자 방사화 평가를 진행하였다. 그 결과 차폐능은 일반 콘크리트에서 20~50 ㎝ 효율적이였으며, 방사화 평가의 경우 저 방사화 콘크리트에서 방사능이 낮게 계산되었으나, 모두 자체처분허용 농도를 초과하지 않는 수준으로 산정되었다. 이를 종합적 으로 분석한 결과 일반 콘크리트를 사용하는 것이 효율적인 것으로 판단된다.

In this study, the purpose of this study was to develop concrete structural walls including the functions of the barrier and EMP shielding performance as the concrete structure itself. Mix of highly challenging metal fibers in super-high strength concrete. The EMP measurement frequency was evaluated for EMP card performance using a waveguide measurement method in the range of 0.8 GHz to 1.0 GHz. Performance evaluation shows that steel fiber has an increased compression strength and shielding effect as amount of mixing increases. In addition, shielding performance increased due to the increased thickness of the specimen. Therefore, it is judged that steel fiber is a good blend for shielding effects.

건설해체공사와 유사한 특성을 갖는 원전 제염해체공사에서 구조적 리스크 관리는 매우 중요하다(DOE). 하지만 제염해체작업 중 발생할 수 있는 구조적 재난재해 및 위험요소는 크게 고려하지 않고 있다. 이로 인해, 구조적 재난 및 재해에 의해 발생할 수 있는 작업자 리스크 역시 체계적으로 정립되어 있지 않다. 또한, 재난 및 재해 그리고 리스크 분류체계는 작업의 특성(작업프로세스, 활용장비, 작업 위치 등)별로 분류되어 있지 않아 실제 해체공사를 위한 매뉴얼로 활용하기에 무리가 있다. 따라서 차폐 콘크리트 구조물 제염해체공사의 건설해체공사와의 유사성을 기반으로 작업의 특성별로 분류한 리스크를 도출하는 것은 원자력 발전소 해체공사 리스크 관리에 필수적으로 판단한다.

사이클로트론은 양자 또는 중양자를 가속하는 장치로써 의료장비인 양전자방출촬영장치(PET)에 이용 되는 단반감기의 방사성의약품을 생산하는 시설로 이용되고 있다. 사이클로트론에서 방사성의약품을 생산 하기 위해선 가속된 양성자와 타켓과의 핵반응이 필요하며 반응 후 불필요한 중성자가 발생하게 된다. 이 에 본 연구에서는 사이클로트론에서 발생되는 양성자와 중성자가 콘크리트 차폐벽과 충돌하여 발생되는 방사화에 대해 알아보고자 하였다. 실험은 몬테카를로 모의 모사의 한 종류인 FLUKA를 통해 방사화된 방 사성동위원소를 추적하였으며, 콘크리트 차폐벽의 물성은 ppm 단위의 미량의 불순물이 포함된 물성과 불 순물이 포함되지 않은 물성을 이용하여 비교 분석하였다. 발생된 방사화 핵종은 RESRAD-Build를 통해 인체에 미치는 피폭선량율 기준으로 비교분석하였으며, 실험결과 불순물이 포함된 콘크리트 물성에서는 총 14개의 방사성동위원소가 생산되었으며, 인체에 미치는 피폭선량을 기준으로 분석 하였을 때, 60Co(72.50%), 134Cs(16.75%), 54Mn(5.60%), 152Eu(4.08%), 154Eu(1.07%)이 전체 선량의 99.9%를 차지 하였으며, 피폭의 위험도는 60Co 핵종이 가장 높게 나타났다. 불순물이 포함되지 않은 물성에서는 총 5개 의 핵종이 나타났으며, 그 중 54Mn이 피폭선량의 99.9%를 차지하는 것으로 나타났다. 양성자의 유도 핵반 응에 따라 불순물이 아닌 56Fe에서 방사화 과정을 통해 Cobalt가 발생될 가능성이 있으나 콘크리트벽에 도 달하는 양성자의 개수가 작아 방사화를 일으키지 못하였다. 불순물의 포함 여부에 따른 피폭선량의 비교 결과 불순물이 포함된 경우가 그렇지 않은 경우 보다 약 98% 높게 나타나 ppm 단위의 미량의 불순물이 방사화의 주요인임을 알 수 있었다.

급격한 산업화와 삶의 질의 변화로 인해 생산된 고밀도 폐유리의 양은 꾸준히 증가하고 있으나 대부분 재활용되지 못하고 있다. 특히 고밀도 폐유리의 경우 불법적으로 처리되거나 매립되는 실정이다. 한편, 원전구조물의 안전성 확보를 위해 차폐 성능이 우수한 재료가 사회적으로 요구되고 있다. 콘크리트는 가장 많이 사용되고 있는 건설재료이며, 많은 양의 자원들이 콘크리트를 생산하기 위해 사용되고 있다. 따라서 고밀도 폐유리를 차폐 콘크리트 재료로 재활용할 수 있는 방안에 대한 연구가 요구되어진다. 본 연구에서는 고밀도 폐유리를 차폐 콘크리트 잔골재로의 적용가능성을 평가하였다. 결과에 따르면, 폐유리를 혼입한 모르타르의 경우, 일반 모르타르에 비하여 단위용적질량이 증가하여 차폐 성능 개선이 가능할 것으로 판단된다. 폐유리 혼입에 의해 강도는 감소하는 것으로 나타났으며, 세척의 경우보다 비세척의 경우에 강도 발현이 유리한 것으로 나타났다.