The concrete silo dry storage system, which has been in operation at the Wolsong NPP site since 1992, consists of a concrete structure, a steel liner plate in the inner space, and a fuel basket. The silo system’s concrete structure must maintain structural integrity as well as adequate radiation shielding performance against the high radioactivity of spent nuclear fuel stored inside the storage system. The concrete structure is directly exposed to the external climatic environment in the storage facility and can be expected to deteriorate over time owing to the heat of spent nuclear fuel, as well as particularly cracks in the concrete structure. These cracks may reduce the radiation shielding performance of the concrete structure, potentially exceeding the silo system’s allowable radiation dose rate limits. For specimens with the same composition and physical properties as silo’s concrete structures, cracks were forcibly generated and then irradiated to measure the change in radiation dose rate to examine the effect of cracks in concrete structures on radiation shielding performance, and in the current state, the silo system maintains radiation shielding performance.

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.

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.

연구로 2호기 해체과정에서 발생한 방사화된 수조 콘크리트 내의 깊이에 따른 및 의 방사능 분포를 고온연소로와 액체섬광계수기를 이용하여 분석하였다. 또한 향후 연구로 2호기 해체과정에서 발생된 콘크리트폐기물의 핵종재고량 평가에 활용하기 위하여 및 측정결과와 감마방출핵종과의 상관관계를 도출하였다. 및 의 검출하한값은 0.048 및 0.028 Bq/g이다. 연구로 2호기 수조 콘크리트 내의 및 의 깊이별 방사능 분포는 콘크리트 표면으로부터 멀어질수록 지수적으로 감소하는 경향을 보여주었다. 또한, 및 의 비방사능은 콘크리트에 존재하는 의 비방사능과 좋은 상관관계를 나타내었다.

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.

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.

본 논문은 MWCNT의 전기적 특성을 가지고 포틀랜트 시멘트와 혼합하여 전기저항성 테스트를 통해 전자파차폐에 대한 연구를 하였다. 시험 방법은 MWCNT를 0wt% ~ 3.2wt%까지 0.2wt% 증가시 켜 시멘트와 혼합하여 공시체를 생성하였다. 저기저항성 결과 1.8wt%까지는 저항이 높은 것으로 나왔으며 이는 전자파 차폐에 대해서 차폐율이 높지 않을 것으로 판단되며, 혼합량 2wt%부터는 전기 저항성이 낮게 나와 전자파 차폐에 대해서 효과적으로 나타날 것으로 판단된다.

최근 새로 지어진 모든 건물들은 스마트빌딩으로 지어지고, 도로 또한 첨단도로로 시스템이 변하면서 도시자체가 스마트화로 변해가고 있다. 이러한 스마트 도시는 각각의 수많은 센서로 이루어져 있지만, 정작 EMP(Electro Magnetic Pulse)와 같은 전자기파동에 취약한 점이 있다. 위와 같은 전자기펄스를 방호하가 위해 본 연구에서는 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT)를 활용하여 시멘트와 혼합하였으며, MWCNT의 함량은 2.5wt%에서 15wt%까지 달리하여 모르타르 공시체를 만들어 전자파 차폐 효과 및 강도에 미치는 영향에 대해서 살펴보았다. 본 실험을 통해 MWCNT의 함량이 전자기펄스 차단에 효과적이란 것을 확인 하였으며, MWCNT의 함량이 높을수록 전자기펄스의 차폐효과가 높아진다는 것을 확인하였다. 또한 모르타르의 강도에서도 초반 5wt%의 함량 까지는 높은 수치를 보였으나 함량이 클수록 낮은 강도를 보였다. 이는 MWCNT가 서로 뭉치는 성질로 인해 강도를 감소시킨 것으로 판단된다.