1.서론

국내 원전은 1978년 고리 1호기의 운전을 시작으로 2015년 12월 현재 총 24기가 가동 중이며, 건설 및 계획된 원전을 포 함 2035년 까지 총 34기의 원전이 운영될 것으로 예상된다. 한편 국내 원전의 대부분이 1980~90년대에 건설되어 오는 2020년이 되면 설계 수명 30~40년의 원전의 경우 계속운전 의 기로에 서게 된다. 이와 관련하여 2015년 3월 월성 1호기 가 1차 계속운전을 했으며, 2015년 6월에는 고리 1호기의 영 구정지가 결정되었다.

이러한 시점에서 당면한 원전 해체를 미리 대비하기 위해 원전 해체에 대한 관련 연구가 큰 관심을 받고 있다. 현재까지 원자력 시설 해체와 관련된 다양한 연구가 진행되어 왔지만 해체 폐기물 관리 측면에서 최종 처분 폐기물량 산정을 위한 체계적인 연구는 별로 이루어지지 않고 있다[1-3]. 또한 해체 폐기물 산정과 관련하여 작성된 논문에서는 해체 폐기물 처 분 시 200 L드럼의 적재 용량을 200~500 kg으로 가정, 총 폐 기물량을 최대 적재 용량으로 나눠 폐기물량을 산정하고 있 어 실제 최종 처분량과는 많은 차이를 보일 것으로 예상된다.

한편, 원전 해체 시 방사성폐기물의 경우 해체 폐기물의 약 5% 이하로 전체 해체 폐기물 중 비교적 적은 양을 차지하 는데 비해, 비용 측면에서는 전체 원전 해체 프로젝트의 약 40% 정도로 많은 부분을 차지한다[4,5]. 특히 원자력 발전 소 해체 시 대부분의 방사성폐기물이 1차 계통에서 발생하 며, 그 중에서도 원자로는 대부분의 방사성폐기물이 발생하 는 주요 기기로 처분 방법이 폐기물의 양에 직접적인 영향을 미친다. 따라서 본 연구에서는 현재 국내에서 사용되고 있는 방사성폐기물 처분 드럼의 해체 폐기물 처분 적합성에 대해 조사하고, 고리 1호기를 대상으로 원자로 해체 시 발생하는 방사성폐기물량을 원자로 절단 방법 및 방사성폐기물 처분 용기를 고려하여 산정하고자 한다.

2.원전 해체 폐기물 처분용기

폐기물량은 처분용기 및 처분 방법에 직접적인 영향을 받기에 적절한 처분용기의 사용은 총 방사성폐기물의 최종 처분량에 직접적인 영향을 미친다. 따라서, 본 논문에서는 국내 원전의 해체를 위해 국내에서 현재 사용되고 있는 방사 성폐기물 처분용기의 해체 폐기물 처분 적합성에 관해 조사 및 분석하고자 하며, 국외 해체 및 처분 사례를 통해 적절한 해체 방사성폐기물 처분용기를 살펴보고자 한다.

2.1.국내 방사성폐기물 처분용기

국내에서 사용되고 있는 방사성폐기물 처분 드럼의 경 우 중·저준위 방사성폐기물을 처분하기 위한 용기로서 원 전 운영 중 발생하는 방사성폐기물을 처분하기 위한 용도로 사용되고 있다. 방사성폐기물 포장을 위해 사용되고 있는 처 분용기는 크게 규격 용기와 비규격 용기로 구분할 수 있다. 규격 용기의 경우 200 L 드럼과 320 L 드럼이 있으며, 비규격 용기의 경우 방사성폐기물 처분 적합성을 만족하는 범위 내 에서 방사성폐기물 발생자가 폴리에틸렌 용기(1,200 L), 사 각 콘크리트 용기(1,200 L, 2,000 L, 2,500 L), 원형 콘크리트 용기(380 L) 등의 다양한 용기를 사용하고 있다. 포장 용기 에 담긴 방사성폐기물은 방사성폐기물 처분장에서 최종 처 분을 위해 다시 한 번 콘크리트 처분용기에 포장되어 처분장 에 적재된다. 이 중 실제 원자로 해체 방사성폐기물 처분을 위해 본 논문에서 고려된 처분용기는 한국 원자력 환경공단 의 처분시설에서 원전 운영 중 발생하는 방사성폐기물을 담 은 드럼을 처분하기 위해 사용 중인 콘크리트 처분용기로서 Table 1 및 Fig. 1과 같다. 다만 원자로 압력용기의 처분을 위한 용기로 아래의 처분용기를 이용하기 위해서는 방사성 폐기물 처분 무게제한에 따른 적재효율을 검토할 필요가 있 을 것으로 보인다.

2.2.국외 방사성폐기물 처분용기

일반적으로 원전 해체에 따른 안전성 및 비용은 원자로 를 포함한 대형 기기들의 해체 및 처분 방법에 큰 영향을 받으며, 이는 원자력 발전소 해체를 시행하는 지역의 상황에도 영향을 크게 받는다. 이에 따라 과거 원자력 발전소 해체를 경험한 국가들에서는 원자력 발전소 해체 시 원자로 등의 대형기기 해체 및 처분을 위해 여러 주요 요인을 고려하여 서로 다른 전략이 채택되었다. 스페인의 José-Cabrera 원전 및 독일의 Stade의 경우 원자로 해체 및 처분 시 원형 처분보다는 절단하여 처분하는 것을 고려하였다. 특히, 원자로 절단 해체에 따른 대형 폐기물의 처분을 위해 여러 경우의 처분용기가 고려된 바 있다. 이에 본 논문에서는 원자로 절단 해체 시 스페인 및 독일에서 고려된 처분용기들에 대해 보다 상세히 살펴보고자 한다.

2.2.1.스페인 José-Cabrera 원자력 발전소 해체 사례

마드리드 근교에 위치한 José-Cabrera 원자력 발전소는 150 MWe 용량의 Westinghouse사의 가압 경수로로 1968년 상업운전을 시작하여 2006년 운전을 중단하였다. José-Cabrera 원자력 발전소는 Vandellós plant에 이어 스페인에서 상업 원자력 발전소의 두 번째 해체 사례로, José-Cabrera 원자력 발전소 해체 시 대형 폐기물 처분을 위한 논의 단계에서 해체 폐기물 처분을 위한 용기 선택의 3가지 대안이 고려되 었다. 폐기물 발생량 및 당시 이용 가능한 시설 등을 고려하여, José-Cabrera 원자력 발전소의 대형 해체 폐기물 처분을 위한 용기로 CE-2b가 가장 적절하다고 판단되어 실제 사용되었다. 스페인에서 원자로 해체 폐기물 처분을 위해 고려된 각 용기 들의 상세사항은 Fig. 2~4와 같다.

2.2.2.독일 Stade 원자력 발전소 해체 사례

Stade 원자력 발전소는 630 MWe의 가압 경수로로 1972년 상업 운전을 시작하여 2003년 운전을 정지하였으며, 운전 종료 후 즉시해체 전략을 채택하였다. 2005년에는 외부지름 4700 mm, 높이 7941 mm의 원자로를 총 172 조각으로 절단 하여, 그 중 연료봉 주변부의 원자로 절편은 강재 포장 용기인 MOSAIK II-15 용기에 처분하였으며, 다른 절편은 콘크리트 차폐(shielding)층을 가진 강재 포장 용기에 처분하였다. Stade 원전 해체 시 원자로 절편 포장에 이용된 MOSAIK 용기는 GNS사에서 개발된 중준위 폐기물을 운송 및 처분하기 위한 용기이다. 이 중 이용된 MOSAIK II 용기는 모든 종류의 폐기물 처분에 이용될 수 있으며, 이용의 폭을 넓히기 위해 내부 벽체의 두께를 달리하거나 내부 차폐체를 추가할 수 있도록 설계되었다. 이 중 내부 부피가 다른 세 가지 용기를 선택하여 고리 1호기 원자로 해체 시 발생하는 최종 폐기물 량을 산정해 보았다. 계산에 이용된 용기의 상세 규격은 Table 2에 나타 내었다[8]. Fig. 5.

3.고리 1호기 원자로의 해체 폐기물 처분량 산정

원자로 해체폐기물 처분 시 발생하는 방사성폐기물 최종 처분량은 절단 해체 방법 및 처분용기의 규격에 따라 큰 영향을 받는다. 본 논문에서는 고리 1호기의 원자로 압력용기 해체 시 발생하는 폐기물 최종 처분량 산정을 위해 월성 중저준위 방사성폐기물 처분장에서 사용되는 두 종류의 콘크리트 처 분용기를 이용해 최종 처분량을 산정하였다. (Table 1 참조) 또한 스페인의 José-Cabrera 원자력 발전소의 대형 해체 폐기물 처분을 위해 논의되었던 사례 중 2가지 (Option A 및 B)를 이용하여 최종 처분량을 산정하였다. 참고로 고리 1호기는 2개의 루프로 구성된 600 MWe의 중급 규모로서, 단일 루프로 구성된 상대적으로 소형인 José-Cabrera 원자 력 발전소와 규모면에서 큰 차이가 있어, 처분용기 중 크 기가 가장 작은 Option C의 경우는 본 논문에서 고려하지 않았다. 이와 더불어, 독일의 Stade 원자력 발전소 해체 시 이용된 MOSAIK II용기들과 같은 종류의 용기 중 내부 용량 이 서로 다른 3가지 용기들을 이용하여 최종 처분량을 산정 하였다. 최종 처분량 산정을 위해 SOLIDWORKS를 사용하 였으며, 절편의 크기는 용기의 높이 부분에 맞춰 먼저 절단한 후 길이 방향으로 절단하는 것을 고려하였다. Fig. 6.

3.1.고리 1호기 원자로 압력용기 사양

고리 1호기 원자로 압력용기는 실린더 형태의 몸통 부분 과 분리 가능한 위쪽 헤드, 그리고 아래쪽 헤드의 3부분으로 나뉜다. 고리 1호기 원자로 압력용기 관련 정보를 Fig. 7과 Table 3에 정리하였다. 본 논문에서는 폐기물량 산정을 위 해 원자로 압력용기 헤드 부분을 반구의 형태로 가정하여 총 높이가 15.791 m인 것으로 고려하였으며, 원자로 압력용기 몸통의 내외부 지름은 각각 3.352 m와 3.684 m로 일정한 것 으로 고려하였다.

3.2.최종 처분량 산정을 위한 기본 가정

본 논문에서는 고리 1호기 원자로 압력용기 해체 시 발 생하는 방사성폐기물 최종 처분량을 산정하는데 있어 계산 의 단순화를 위해 몇 가지의 가정이 사용되었다. 우선, 콘크 리트 처분용기와 스페인의 처분용기를 이용한 계산에서 원 자로 해체 시 원자로 압력용기의 모든 부분은 저준위 방사성 폐기물로 가정하였으며, 동일한 폐기물 처분용기에 처분하 는 것으로 가정하였다. 또한, 원자로 압력용기의 몸통 부분 은 완전한 실린더 형태로 가정하였으며, 계산의 편의를 위 해 inlet 및 outlet 노즐 부분은 처분량 산정에서 제외하였다. 원자로의 위 및 아래쪽 헤드 부분(이하 각각 upper head 및 bottom head)은 완벽한 반구의 형태로서 같은 모양 및 크기 로 가정하였다. 한편, 최종 처분 시의 무게 산정을 위해 원자 로 압력용기는 SA508-Cl2의 밀도인 8.24 tonf/m³를 가정하 였으며, 경주 방폐장 처분 드럼 포장용기와 MOSAIK 용기를 이용한 무게 산정에서는 최대 적재 무게 제한으로 인해 절단 된 원자로 압력용기 절편들만 처분용기에 넣어 처분하는 것 을 고려하였다. 또한 MOSIAK 용기에서 폐기물은 IP-2 type 으로 가정하여, 내부 차폐체는 고려하지 않았다. 스페인 처 분용기의 경우 원자로 압력용기 절편을 채우고 남은 부분은 콘크리트 모르타르로 채우는 것을 고려하였다.

3.3.해체 폐기물 처분용기를 고려한 원자로 압력 용기 절단 및 적재 방법

3.3.1.경주 방폐장 처분 드럼 포장 용기–드럼 16개 적재용

고리 1호기 원자로 압력용기 해체 시 발생하는 방사성폐 기물 최종 처분량 산정을 위해 우선 경주 방폐장 처분 드럼 포 장 용기 중 16개 드럼이 적재 가능한 처분용기를 고려하였다. 이 때, 원자로 압력용기 절단 시, 원자로 압력용기의 위 및 아 래 헤드 부분은 높이 0.644 m, 0.664 m, 0.554 m로 절단한 뒤 방사형으로 40°각도로 절단하여 총 27조각의 절편을 처분 용기에 적재하는 것으로 고려하였다. 원자로 압력용기의 몸 통 부분은 높이 0.824 m로 절단한 뒤 방사형으로 90°로 절 단하여 총 8조각을 적재하는 것을 고려하였다. Fig. 8 및 9는 원자로 압력용기 절단 후 드럼 16개 적재용 처분용기에 적재 된 모습을 나타낸 것이다.

3.3.2.경주 방폐장 처분 드럼 포장 용기–드럼 9개 적재용

경주 방폐장 처분 드럼 포장 용기 중 9개 드럼이 적재 가능한 처분용기를 해체 원자로 압력용기 처분용기로 가정 하여 폐기물량을 산정하였다. 원자로 압력용기 몸통 부분은 높이 0.91 m로 절단한 후 방사형으로 100°로 절단하여 총 12조각으로 절단하는 것을 고려하였다. 원자로 압력용기 헤 드 부분은 높이 0.90 m로 절단한 후 첫 번째 두 번째 조각은 방사형으로 40°로 절단하여 9조각으로 절단하는 것을 고려 하였으며, 세 번째 조각은 방사형으로 53°를 기준으로 절단 하는 것을 가정하였다. Fig. 10 및 11은 원자로 압력용기의 헤드 부분과 몸통 부분을 절단한 후 사각 용기에 적재한 상황 을 각각 나타낸 것이며, 최대 적재 무게 제한으로 인해 적재 효율이 높지 않은 것을 확인할 수 있다.

3.3.3.원통형 처분용기

원통형 처분용기의 경우 원자로 압력용기 해체 처분 시 절 단 횟수를 줄일 수 있는 장점이 있다. 이에 따라, 지름 4.25 m, 높이 2.72 m 크기의 원통형 처분용기에 해체 후 적재할 수 있도록 고리 1호기 원자로 압력용기를 상대적으로 적은 횟 수로 절단하는 경우를 고려하여 최종 처분량을 산정하였다. 즉, 원자로 압력용기 각 부분의 경우 위 및 아래 헤드 부분 의 경우 절단하지 않고 처분하는 것으로 고려하였으며, 몸통 부분은 총 높이 8.24 m로서 2.42 m 높이를 갖는 원통형의 4조각으로 절단하여 처분하는 것으로 고려하였다. 다음의 Fig. 12는 원자로 압력용기의 위쪽과 아래쪽 헤드부분이 별 도로 절단 해체된 후 원통형 처분용기 내 적재된 것을, 그리 고 Fig. 13은 원자로 압력용기 몸통 부분이 절단 후 적재된 것 을 나타낸 것이다.

3.3.4.사각 처분용기 CE-2a 사용 1안

사각 처분용기의 경우 최종 처분량 산정을 위해 우선 CE-2a를 사용하는 것을 고려하였다. 이 때, 원자로 압력용기 절단 시 사각 처분용기에 적재 가능토록 함과 동시에 절단 횟수를 줄이기 위해, 원자로 압력용기의 위 및 아래 헤드 부 분은 Fig. 14에서 보는 바와 같이 각각 6조각으로 절단한 뒤 사각 처분용기에 적재하는 것으로 고려하였다. 원자로 압력 용기의 몸통 부분은 Fig. 15에서 보는 바와 같이 높이 1.8 m 로 절단한 뒤 각 부분을 방사형으로 45° 로 총 40조각으로 절 단하는 것을 가정하였다.

3.3.5.사각 처분용기 CE-2a 2안

CE-2a 사각용기를 사용할 경우 3.3.4에서 고려된 절단 방법과 비교하여 절단을 추가한 경우로서, 원자로 압력용기 의 헤드 부분을 1안에 비해 절편 높이가 반이 되도록 절단하 는 것으로 가정하였다. 즉, 원자로 압력용기 몸통 부분은 높 이 0.9 m로 절단한 후 다시 각각 18조각으로 절단하는 것을 고려하였다. 다음의 Fig. 16 및 17은 원자로 압력용기의 헤드 및 몸통 부분을 1안에 비해 절반 크기로 절단한 후 사각 용기 에 적재한 상황을 각각 나타낸 것이다.

3.3.6.MII-10T

MII-10T 용기에 원자로 압력용기를 처분할 경우, 원자 로 압력용기 위 및 아래 헤드 부분의 높이를 고려하여 동일 한 높이로 절단하기 위해 방사형으로 30°로 3조각으로 절단 하였으며 각 조각들을 방사형으로 10°로 36조각으로 절단하 는 것을 가정하였다. 각 절편들은 Fig. 18과 같이 적재하는 것을 고려하였다. 원자로 압력용기 몸통 부분은 Fig. 19와 같 이 높이 1.03 m로 절단한 뒤 각 조각을 방사형으로 36조각으 로 절단하는 것을 고려하였다.

3.3.7.MII-12T

MII-12T는 외부 규격은 동일하지만 내부용량이 620 dm3 으로 MII-10T보다 70 dm³ 작아 적재 효율이 MII-10T보다 낮게 나타났다. 절단된 절편의 크기는 동일한 크기를 사용하 였으며 원자로 압력용기 위 및 아래 헤드 부분은 적재효율을 높이기 위해 Fig. 20에 나타난 바와 같이 절단된 절편들을 적 재하는 것으로 고려하였다. 각 원자로 압력용기 몸통 부분은 Fig. 21과 같이 적재하는 것을 고려하였다.

3.3.8.MII-15 KKI

MII-15 KKI의 외부 규격은 앞서 다루었던 MII-10T, MII-12T 용기와 동일하나, 내부 용량은 490 dm³으로 다른 용기들에 비해 작아 적재 가능한 량이 상대적으로 작다. 적재 를 위해 절단한 절편의 크기는 앞서의 경우와 동일하다고 가 정하였으며, 원자로 압력용기 위 및 아래 헤드 부분은 Fig. 22 와 같이 각각의 절편을 따로 적재하는 것을 고려하였다. 원자 로 압력용기 몸통부분은 Fig. 23과 같이 적재하였다.

3.8.원자로 압력용기 최종 처분량

3.3에서 고려한 처분용기 및 원자로 압력용기 절단 방법 을 토대로 산정된 최종 처분량을 Table 4에 정리하였다.

드럼 16개 적재용 경주 방폐장 처분 드럼 포장 용기를 사 용할 경우 원자로 헤드 위 및 아래 부분은 절편 형상 및 크기 에 따라 처분용기 당 18, 18, 3조각의 절편을 적재할 수 있으 며, 원자로 압력용기의 위 및 아래 헤드 부분에 대해 총 8개의 처분용기가 필요한 것으로 나타났다. 원자로 압력용기 몸통 부분은 처분용기 당 4조각의 절편을 적재할 수 있으며 총 10개의 처분용기가 필요한 것으로 나타났다. 따라서, 드럼 16개 적재용 경주 방폐장 처분 드럼 포장 용기를 사용 시 원 자로 압력용기의 최종 처분량은 부피 153 m³인 것으로 산정 되었다. 또한 최종 처분 시의 처분용기 당 최대 무게는 처분 용기 자체 무게 및 원자로 압력용기 절편의 무게를 고려하여, 13.6∼18.3 tonf으로 예측되었다.

드럼 9개 적재용 경주 방폐장 처분 드럼 포장 용기 의 경우 드럼 16개 적재용에 비해 적재무게 제한으로 인해, 원자로 헤 드 위 및 아래 부분에 대해 처분용기 당 2조각의 절편을 적재 할 수 있으며, 총 43개의 처분용기가 필요한 것으로 나타났다. 원자로 압력용기 몸통부분은 처분용기 당 1 조각의 절편을 적 재할 수 있으며, 총 36개의 처분용기가 필요한 것으로 나타났 다. 따라서, 드럼 9개 적재용 경주 방폐장 처분 드럼 포장 용 기를 사용 시 원자로 압력용기의 최종 처분량은 부피 629 m³ 인 것으로 산정되었다. 또한 최종 처분 시의 처분용기 당 최대 무게는 처분용기 자체 무게 및 원자로 압력용기 절 편의 무게 를 고려하여, 원자로 헤드 위 및 아래 부분은 모두 10.7 tonf, 원자로 압력용기 몸통 부분은 8.4 tonf로 나타났다. 드럼 16개 적재용 경주 방폐장 처분 드럼 포장 용기에 비해 드럼 9개 적재용의 경우 최종 처분량이 3.8 배 증가한 것으로 나타났으 며, 이는 드럼 9개 적재용 처분용기의 적재무게 제한에 의한 적재효율이 감소하였기 때문인 것으로 파악된다.

스페인에서 사용된 원통형 처분용기를 사용할 경우 처 분용기 당 1조각의 절편을 적재할 수 있으며, 요구되는 원통 형 처분용기의 수는 원자로 압력용기의 위 및 아래 헤드 부분 에 대해 2개, 원자로 압력용기 몸통 부분에 대해 4개로 총 6 개의 처분용기가 필요한 것으로 나타났다. 즉, 원통형 처분 용기 사용 시 원자로 압력용기의 최종 처분량은 부피 271 m³ 인 것으로 산정되었다. 또한, 최종 처분 시의 처분용기 당 최 대 무게는 처분용기 자체 무게 및 충전용 모르타르 무게를 고 려하여 헤드 부분과 몸통 부분에 대해 각각 126 및 133 tonf 로 예측되었다. 이는 현재 방사성폐기물 처분장에서 이용되 고 있는 크레인의 용량 한계인 20 tonf을 초과하는 것으로서, 절단 횟수를 줄이기 위한 원통형 처분용기를 사용할 경우 관 련 부대 시설의 마련 또는 개선이 필요한 것으로 판단된다.

스페인에서 사용된 사각 처분용기의 경우, 원자로 압력용 기의 위 및 아래 헤드 부분에 대해서 처분용기 당 1개의 절편 만을 적재할 수 있는 것으로 나타났으며, 이 때 총 12개의 사각 처분용기가 필요한 것으로 나타났다. 또한, 원자로 압력용기 몸통 부분에 대해서는 처분용기 당 8조각을 적재할 수 있으 며, 이에 따라 총 4개의 처분용기가 필요한 것으로 나타났다. 처분용기 당 최대 무게는 헤드 부분 및 몸통 부분에 대해 처분 용기 자체 무게 및 충전용 모르타르 무게를 고려하여 각각 29 및 45 tonf로 예측되었으며, 총 부피는 178 m³로 산정되었다.

또한, 동일한 사각 처분용기에 보다 많은 절단 횟수를 적 용할 경우, 원자로 압력용기의 위 및 아래 헤드 부분에 대해 처분용기 당 8조각을 적재할 수 있는 것으로 나타났으며, 따 라서 총 6개의 처분용기가 필요한 것으로 나타났다. 원자로 압력용기 몸통 부분의 경우 처분용기 당 36조각을 적재할 수 있는 것으로 나타났으며, 총 5개의 처분용기가 필요한 것으로 나타났다. 처분용기 당 최대 무게는 처분용기 자체 무게 및 모르타르 무게를 고려하여 원자로 헤드 부분의 경우 32 tonf 로 예측되었으며, 동일한 사각용기에 절단횟수가 작은 1안 에 비해 무게가 약 10% 증가하는 것으로 나타났다. 이는 곡 면에 해당하는 원자로 압력용기 헤드 부분을 보다 작게 자른 2안의 경우 처분용기 내 적재율이 상대적으로 높아지는 것 에 기인한다. 원자로 압력용기 몸통 부분의 경우 최종 처분 시 무게가 용기 당 약 45 tonf로 1안에 동일한 것으로 나타났 다. 이는 적재가능한 절편의 수가 증가하였으나, 충전한 모 르타르 양이 감소하였기 때문이다. 또한 원자로 압력용기 몸 통 부분의 적재율은 1안에 비해 증가하였으나, 필요한 처분 용기의 수는 변하지 않아 최종 처분량은 동일하게 나타났다.

MOSAIK 용기를 이용한 폐기물량 산정에서는 다소 작 은 처분용기의 크기로 인해 적재 시 다른 전략을 채택하였다. 즉, 원자로 압력용기 위 및 아래 헤드부분의 경우 다소 큰 절 편들을 위주로 적재한 후 남은 공간에 보다 작은 절편들을 적 재하는 것으로 가정하였다. 이 때, 원자로 압력용기 위 및 아 래 헤드 부분에 대해 MII-10T 용기의 경우 총 84개의 처분용 기가 필요한 것으로 예상된 반면, 원자로 용기 몸통 부분의 경우 총 42개의 처분용기가 필요한 것으로 나타났으며, 이는 총 부피 165.2 m³에 해당되는 것으로 산정되었다. MII-12T 용기의 경우 원자로 압력용기 위 및 아래 헤드 부분에 대해 총 45개의 처분용기가 필요한 것으로 나타났으며, 원자로 압 력용기 몸통 부분에 대해 총 58개의 처분용기가 필요한 것 으로 나타났다. MII-15 KKI 용기의 경우 원자로 압력용기 위 및 아래 헤드 부분에 대해 총 120개의 처분용기가 필요한 것으로 나타났으며, 원자로 압력용기 몸통 부분의 경우 총 144개의 처분용기가 필요한 것으로 나타났다. MII-15 KKI 용기의 경우 원자로 몸통부분의 적재량이 무게 제한으로 인 해 매우 낮게 나타났다.

MOSAIK 용기를 이용한 방사성폐기물 처분에서는 용기 의 내부용량 변화에 따른 최종 폐기물량의 상관관계에 관해 알아보았다. 폐기물 처분용기의 내부부피가 감소함에 따라 드 럼 당 적재 가능한 폐기물량은 감소하는 것으로 예측되었다. 따라서 적재효율을 처분용기의 내부 부피 당 폐기물의 부 피로 나타냈을 때, 적재효율은 원자로 압력용기 위 및 아래 헤드 부분과 원자로 압력용기 몸통 부분 모두 MII-10T에서 MII-12T, MII-15 KKI로 갈수록 감소하는 것으로 나타났다. 특히 원자로 압력용기 몸통 부분의 경우 MII-15 KKI의 적재 효율이 20%로 가장 낮게 나타났다. 전체 폐기물의 부피는 처 분용기의 내부부피가 감소할수록 증가하는 것으로 나타났다. 특히 원자로 해체를 위한 절단 및 포장 시 절편의 크기를 작게 하였을 때, 원자로 헤드의 용기 내부의 적재 효율은 11% 증가하였으나, 적재량은 절편의 크기를 크게 한 것에 비해 100% 증가한 것으로 나타났다. 몸통 부분의 경우 마찬가지 로 적재효율이 11% 정도 증가하였으며, 적재량은 12% 증가 한 것으로 나타났다. 원자로 압력용기 헤드 부분의 절편의 크기를 작게 하였을 때 적재량이 원자로 압력용기 몸통 부분 에 비해 많이 증가한 것은 원자로 압력용기 헤드 부분의 경우 3차원적인 입체 구조로 인해 절편의 크기가 클 때 적재효율 이 매우 낮았기 때문이며, 또한 절편을 작게 절단하였을 때 상대적으로 3차원적인 구조적 제한이 상쇄되었기 때문이다.

4.결론

경주 방폐장 처분 드럼 포장 용기 의 경우 드럼 16개 적 재용과 드럼 9개 적재용 모두 무게제한으로 인해 폐기물의 적재율이 10%대로 나타났다. 특히 콘크리트 처분용기에 원 자로 압력용기 몸통부분을 처분할 경우 적재효율은 10% 이 하로 나타났다. 드럼 16개 적재용 처분용기는 원자로 압력용 기 위 및 아래 부분에 대해 17%의 적재효율을 보여주는 것 으로 나타났다.

원자로 해체를 위한 절단 및 포장 시 원자로 헤드의 경우 3차원적인 구조의 제한으로 인해 작게 절단하여 처분하는 것 이 최종 폐기물의 부피 감소 측면에서 유리한 것으로 나타났다. 반면 몸통 부분의 경우 헤드 부분에 비해 3차원적 구조의 제 한이 덜 하기 때문에 절편의 크기가 처분용기를 포함한 최 종 폐기물량에 크게 영향을 미치지 못하는 것으로 나타났다.