영구 처분은 어떻게 하나요?

사용후핵연료 영구처분은 지하처분, 해양처분, 우주처분 등을 생각할 수 있으나 현실적으로 가장 유력한 방식은 지하처분입니다. 지하처분에는 약 500~1000m 깊이의 심층부 안정된 지층까지 갱도를 굴착하고 그 지층위에 처분공을 만들어 묻는 심층처분 방법과 지표에서 3~5 km 의 시추공을 뚫어 여러 개의 사용후핵연료를 수직으로 묻는 심부시추공 방식이 있습니다. 심층처분 방법은 이미 기술이 검증되어 핀란드에서 적용하고 있고 심부시추공 방식은 현재 기술 개발이 진행 중입니다.

자세히 알아봅시다.

• 심층처분 방식

- 처분 터널 건설: 지하 500~1000 m 에 지하수 생성 가능성이 적고 안정된 지반을 찾아 수평으로 터널을 건설하고 지표에서 터널까지는 완만한 경사의 터널을 뚫어 연결

- 사용후핵연료 처분용기내 밀봉: 부식과 압력에 견딜 수 있도록 제작된 견고한 처분용기내에 사용후핵연료를 장입하여 밀봉

- 처분공 굴착 및 처분용기 매립: 처분용기를 매립할 처분공을 적절한 간격으로 굴착하고 처분용기를 삽입한 후 충전재를 주위에 채우고 매립. 이렇게 동굴내에 매립된 사용후핵연료는 재활용 기술이 발전할 경우 회수가 가능

• 심부시추공 방식

- 심부시추공 굴착: 직경이 50 cm 정도되는 시추공을 지하 3~5 km까지 굴착. 현재까지 개발된 석유 시추 기술을 바탕으로 직경을 충분히 넓게 확보하여 시추공을 굴착하는 기술이 미국 Sandia National Lab을 중심으로 개발 중

- 사용후핵연료집합체 장입: 하단 1 km 정도에 까지 사용후핵연료집합체를 삽입을 용기를 장입하여 적체. 용기의 높이를 5 m 로 하면 약 200개의 1개 시추공당 사용후핵연료 200 개 장입 가능. 시추공 상층부는 매립; 매립된 사용후핵연료는 재활용 측면에서 회수 가능성을 포기

• 지하 처분장 설계 특이점

- 저장용기 건전성 보장: 사용후핵연료에서는 발열이 지속되므로 처분공 주위로 열확산과 이로 인한 처분장 터널 내 온도 상승에 대한 평가를 정확하게 하여 수증기가 발생하지 않도록 온도가 100 도 이하가 되게 설계하고, 용기의 건전성이 장기간 유지될 수 있는지 평가하여 하여야 하는 점이 애로 사항입니다.

- 지하 연구시설 운영 필요: 이러한 설계와 평가 자료를 확보하기 위해 영구처분장 설계전 지하연구시설을 건설하고 실측자료를 입수하여 분석하는 것이 필수적입니다.

원자력, 묻고 답하기 중

작성자: 한국원자력학회 소통위원회