The engineered barrier system (EBS) for deep geological disposal of high-level radioactive waste requires a buffer material that can prevent groundwater infiltration, protect the canister, dissipate decay heat effectively, and delay the transport of radioactive materials. To meet those stringent performance criteria, the buffer material is prepared as a compacted block with high-density using various press methods. However, crack and degradation induced by stress relaxation and moisture changes in the compacted bentonite blocks, which are manufactured according to the geometry of the disposal hole, can critically affect the performance of the buffer. Therefore, it is imperative to develop an adequate method for quality assessment of the compacted buffer block. Recently, several non-destructive testing methods, including elastic wave measurement technology, have been attempted to evaluate the quality and aging of various construction materials. In this study, we have evaluated the compressive wave velocity of compacted bentonite blocks via the ultrasonic velocity method (UVM) and free-free resonant column method (FFRC), and analyzed the relationship among compressive wave velocity, dry density, thermal conductivity, and strength parameter. We prepared compacted bentonite block specimens using the cold isostatic pressure (CIP) method under different water content and CIP pressure conditions. Based on multiple regression analysis, we suggest a prediction model for dry density in terms of manufacturing conditions. Additionally, we propose an empirical model to predict thermal conductivity and unconfined compressive strength based on compressive wave velocity. The database and suggested models in this study can contribute to the development of quality assessment and prediction techniques for compacted buffer blocks used in the construction of a disposal repository.

원전 해체 공정 중 다량의 콘크리트 방사성 폐기물의 절단 과정에서 불가피하게 방사성 에어로졸이 생성된다. 방사성 에어 로졸은 인체 호흡기 흡착에 의한 내부피폭을 유발하기 때문에 작업자의 방사선 방호를 위한 내부피폭평가가 필수적으로 시행되어야 한다. 그러나 실제 작업환경의 에어로졸 특성값을 사용하기에는 선행 연구가 미비하며 콘크리트에 포함된 방사성 핵종의 수가 많기 때문에 정확한 작업자 내부피폭평가를 위해서는 상당한 시간과 인력이 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 사전 연구된 콘크리트 에어로졸 특성값을 활용하여 원전 해체 전 절단 작업자의 내부 피폭량을 빠르게 예측할 수 있는 새로운 방법론을 제시하고자 한다. 본 연구팀은 콘크리트 절단 시 발생하는 사전 연구에서 발표된 에어로졸의 수농도 크기 분포데이터를 뉴턴-랩슨법을 이용하여 피폭평가 계산에 필요한 방사능중앙 공기중역학직경(Activity Median Aerodynamic Diameter)값으로 변환하였다. 또한 원전 정지 10년 후 비방사능 값을 ORIGEN code로 계산하였으며, 최종적으로 핵종별 예 탁유효선량을 IMBA 프로그램을 이용하여 계산하였다. 핵종별 예탁유효선량값을 비교한 결과 152Eu에 의한 최대 예탁유효선량은 전체 선량값의 83.09%를 차지하고, 152Eu를 포함한 상위 5개 원소(152Eu, 154Eu, 60Co, 239Pu, 55Fe)의 경우 최대 99.63%를 차지함을 확인하였다. 따라서 원전 해체 전 콘크리트의 구성 원소 중 상위 5개 주요 원소 측정을 먼저 시행한다면 더 빠르고 원활한 방사능 피폭관리 및 해체 작업 안전성 평가가 가능할 것으로 판단된다.

In this article, we reported the characterization of mechanical properties for several scaffolds fabricated by different techniques: bio-plotter technique and WNM(wire-network molding). Firstly, we constructed numerical models for ABAQUS: a commercial computational analyzing program. Using ABAQUS, effective compressive are calculated and compared with the experimental results from UTM tests. The results show that the stiffness of the scaffold fabricated by WNM is stronger than that by bio-plotter technique.