On Going
1. Decontamination and Waste Minimization Strategy for and Using Advanced Molten Salt Nuclear Technologies (DAWNMANTLE), 2019.04.01 ~ 2022.03.31, Ministry of Science and ICT (MSIT), (PI, 600 million KRW) (Main Researcher: Yeonghwan Jeon, Jeongho Hur)
선진 용융염 기술을 사용한 제염 및 폐기물 최소화 전략 개발, 2019.04.01 ~ 2022.03.31, 과학기술정보통신부, (연구책임, 6억원) (연구 진행: 전영환, 허정호)
The Necessity of Research
Even if the steam generator has a low possibility to be radiated because neutron flux around the steam generator is low, unlike other structures, highly radioactive materials like actinide elements, fission products, radiated CRUD which is included in primary coolant can deeply intrude or deposited on the surface through cracks of structures like heat transfer pipe . Used heat transfer tube of the steam generator produced by NPP repairing or decontamination process has high radioactivity that cannot be sorted to low-level waste and by chemical decontamination or grinding, it can reduce total radioactivity but cannot convert it to clearance level because it is hard to remove radioactive elements intruded deeply into cracks. However, as the base material of the used heat transfer tube(Alloy 600, 690) remains as non-radioactive part, decontaminating alpha and gamma elements from the heat transfer tube by volumetric decontamination could reduce the volume of waste satisfying clearance level. In the case of recycling Ni from used heat transfer tube produced by Korea’s PWR, it is possible to reduce the cost of direct disposal of waste into half and in the case of recycling Ni as commercial material, it can produce additional economic advantage about 64 billion Korean Won.
증기발생기 주변의 중성자속은 매우 낮아 방사화가 될 가능성이 매우 낮지만, 전열관 등의 구조물은 다른 부분과 달리 1차 냉각재 내에 포함된 악티나이드 원소, 핵분열생성물, 방사화 크러드 등의 고방사성 물질이 균열부를 통해 깊이 침투하거나 표면에 침착될 수 있음. 원전의 운영 중 보수 또는 해체과정에서 발생하는 폐증기발생기 전열관은 방사능 농도가 높아 저준위 이상의 폐기물로 분류가 되며, 전열관을 연마 또는 화학제염 등의 방법으로 표면 제염하는 경우, 전체 방사능은 낮출 수 있으나 균열부를 통해 깊이 침투한 방사성원소를 제거하기 어려워, 규제해제 수준으로 폐기물 준위를 낮추지는 못함. 그러나, 폐전열관의 모재료(Alloy 600, 690)는 비방사성물질로 남아 있어, 체적제염을 통해 폐 전열관으로부터 알파 및 감마 핵종을 충분히 제염하는 경우, 규제해제 기준을 만족하여 방사성폐기물의 부피를 크게 감축시킬 수 있음. 국내 가압경수로 원전에서 발생하는 폐전열관으로부터 니켈을 회수하여 재활용하는 경우, 직접 처분 비용을 절반 정도로 감경할 수 있으며, 니켈을 상용재료로 재활용할 경우 약 640억 원의 추가적인 경제적 효과를 창출할 수 있음
2. Development of disposal facility technical standards and regulatory criteria for radiolysis and leaching for radioactive waste containing hazardous substances, 2020. 04. 01 – 2022. 12. 31, Nuclear Safety and Security Commission (NSSC), (PI, 550 million KRW) (Main Researcher: Yulim Lee, Hyeongjin Byeon)
유해물질 포함 방사성폐기물 처분 기술기준 및 방사분해·침출 규제기준 개발, 2020. 04. 01 – 2022. 12. 31, 원자력안전위원회, (연구책임, 5.5억원) (연구 진행: 이유림, 변형진)
The Necessity of Research
During operation and dismantling of nuclear facilities, chemical and biological hazardous waste (heavy metals, organic solvents, inorganic waste, etc.) may occur in addition to radioactive waste, and some wastes contain both radioactive and non-radioactive hazards. Due to the absence of regulatory standards and acceptance criteria, radioactive wastes containing hazardous materials have not been disposed of at Gyeongju disposal facilities, thus each operator or the KORAD has been storing them for a long time. Also, the burden of waste management has gradually increased due to the continued occurrence of radioactive waste containing hazardous materials. Therefore, it is necessary to prepare technical standards and regulatory standards that reflect the environment of radioactive waste disposal facilities.
원자력시설의 운영 및 해체 중에는 방사성폐기물 이외에도 화학적, 생물학적으로 유해한 폐기물(중금속, 유기용제, 무기폐액 등)이 발생할 수 있으며, 일부 폐기물은 유해성 물질과 방사선적 물질을 함께 포함하고 있어, 방사선적 위험과 비방사선적 위험을 동시에 가지고 있음. 규제기준 및 인수기준의 부재로 유해물질 포함 방사성폐기물은 경주 처분시설에 처분되지 못하고, 각 사업자 또는 한국원자력환경공단이 장기간 저장 중이며, 유해물질 포함 방사성폐기물의 지속적인 발생으로 폐기물관리 부담은 점차 증가함. 따라서 본 연구를 통한 방사성폐기물처분시설의 환경을 반영한 기술기준 및 규제기준의 마련이 필요함
3. Dose Assessment Computational Model Development for Conditional Recycling of Decommissioning Radioactive Waste and Specific Scenario Evaluation, 2021. 06. 01 – 2023. 05. 31, Korea Hydro & Nuclear Power Co., Ltd., KHNP (PI, 600 million KRW) (Main Researcher: Ugyu Jeong)
해체 방사성폐기물 제한적 재활용을 위한 선량평가 전산모델 개발 및 세부 시나리오 평가, 2021.06.01 ~ 2023.05.31, 한국수력원자력, (연구책임, 6억원)(연구 진행: 정우규)
The Necessity of Research
Very low-level waste (VLLW) such as radioactive metallic/concrete waste generated during the NPPs decommissioning, which have high potentiality of recycling, are expected to account for about 70% of all radioactive waste. Therefore, to reduce the cost and amount of waste disposal, the clearance system should be actively utilized. Current research about detailed scenarios for recycling VLLW is insufficient and RESRAD-RECYCLE used for radioactive metallic waste recycling isn’t being updated and maintained. Therefore, it is necessary to develop an independent and maintainable computational program that is suitable for the domestic radioactive metallic/concrete waste recycling.
원전 해체 발생 폐기물의 70%는 재활용 가능성을 포함하는 극저준위 금속 및 콘크리트 폐기물로 분류되며 처분비용 절감 및 폐기물 저감을 위해 자체처분 제도를 적극적으로 활용해야 함. 현재 극저준위 방사성폐기물 재활용을 위한 상세 시나리오 도출에 관한 연구가 부족한 상황이며, 금속 방사성폐기물의 자체처분을 위해 사용 중인 RESRAD-RECYCLE은 업데이트 및 유지보수가 이루어지고 있지 않음. 따라서, 국내 금속/콘크리트 재활용 실정에 맞는 데이터를 확보하여 자체적으로 유지보수가 가능한 독자 전산 프로그램의 개발이 필요함
4. Case study of foreign major countries for deep geological disposal system, 2021. 04. 20 – 2022. 12. 31, Korea Institute of Nuclear Safety (KINS), (PI, 300 million KRW) (Main Researcher : Kiwon Kang )
해외 선도국 심층처분 시스템 규제 사레 분석, 2021. 04. 20 – 2022. 12. 31, 한국원자력안전기술원, (연구책임 3억원) (연구진행 : 강기원)
The Necessity of Research
As the time of saturation of spent nuclear fuel (SNF) within domestic nuclear power plant sites is approaching, research to secure a deep geological disposal facility for SNF is necessary. Since domestic research about the developing safety requirements which provide guidance on how to assess, demonstrate and document the safety of deep geological disposal facility is in the beginning stage, it is efficient to start with case study of international organization (i.e. IAEA, OECD/NEA) and major countries of deep geological disposal facility. In order to systemically organize safety requirements, it is necessary to develop a classification table or checklist refer to case study of international organization and major countries.
원자력발전 시설의 전주기 완성 및 사용후핵연료의 안전한 처분을 위해 심층처분시설 확보가 요구되고 있으나 IAEA, OECD/NEA 등의 국제기구 및 심층처분시설 국외 선도국 대비 안전 영향 인자 도출 및 안전성 평가 등의 연구가 비교적 미흡한 상태임. 이에 국외 선도국의 사례 및 국제기구 심지층처분 safety case 등을 비롯한 심층처분 기술에 관한 조사가 필요함.
5. Development of Key Technologies for Conceptual Design of Non-refueling Full-life Micro Reactor for Marine Applications: System Integration and Optimization Study for MINERVA Core, I&C, Safety, and Fuel Cycle, 2019. 04. 19 – 2022. 12. 31, Ministry of Science and ICT (MSIT), (Participated, 40 million KRW) (Main Researcher: Hyewon Shin, Galam Seo)
해양용 핵연료-무교체 전수명 초소형 원자로 개념설계 개발연구: 미네르바 노심, 계측&제어, 안전과 핵주기 시스템 통합 및 최적화 연구, 2019. 04. 19 – 2022. 12. 31, 과학기술정보통신부, (참여연구, 0.4억원) (연구진행: 서가람)
The Necessity of Research
MicroURANUS, a nuclear reactor for marine/submarine propulsion system and floating power generation plant, which will be conceptually designed in this study. It is promoted to be usable without refueling for a full life of 40 years by the initial loading of low-enriched uranium (LEU). It is necessary to calculate the source term and amount of radioactive waste and spent nuclear fuel generated during operation, and to derive treatment and disposal scenarios in order to derive a nuclear fuel cycle management plan suitable for MicroURANUS.
본 연구에서 개념 설계 중인 해양/해저 탐사선 및 부유식 발전선용 원자로인 MicroURANUS는 저농축 산화우라늄의 초기 장전으로 40년간의 전수명 동안 핵연료 교체 없이 사용 가능하도록 추진 중임. 이에 따라 우리나라에서 운영하는 해양 원전에 적합한 핵연료 주기 관리 방안을 도출하기 위해 운전 중 발생하는 방사성 폐기물 및 사용후핵연료의 선원항 및 발생량을 계산하고 처리, 처분 시나리오를 도출할 필요성이 있음
6. Domestic and International status survey on volume reduction technology for combustible radioactive waste from nuclear facilities, 2022.01.01.~2022.12.31., Korea Institute of Nuclear Safety(KINS), (PI, 50 million KRW) (Main Research : Hyeonjune Noh)
원자력 시설의 가연성 방사성폐기물 감용 기술 국내외 현황 분석, 2022.01.01~2022.12.31., 한국원자력안전기술원, (연구책임, 0.5억원) (연구 진행 : 노현준)
The Necessity of Research
Currently, the permanent suspension of Gori Unit 1 has been decided in Korea, and a large amount of radioactive waste is expected when decommissioning proceeds. The generated radioactive waste must be delivered to the disposal facility through temporary storage facilities, but due to the limited space of temporary storage facilities and disposal facilities, before the disposal process waste volume reduction treatment is essential. This process of volume reduction treatment is also recommended by the International Atomic Energy Agency (IAEA), and advanced countries in nuclear power plant are also practicing waste volume reduction treatment under the leadership of the government. Accordingly, it is urgent to introduce technology of other countries in Korea. Therefore, this study will investigate global volume reduction technology trends, representative facilities, and accident history, including volume reduction ratio and waste treatment costs, to propose excellent volume reduction candidate technologies and analyze domestic regulations to derive suitability for domestic introduction.
현재 국내에서는 고리1호기의 영구정지가 결정되었고 해체가 진행될 시 대량의 방사성폐기물 발생이 예상되지만 발생한 방사성폐기물은 임시저장시설을 거쳐 처분시설로 인도되는 절차를 진행해야 함. 그러나 임시저장시설 및 처분시설의 공간의 한정성 문제로, 폐기물 감용 처리 이후 처분의 과정이 필수적임. 이러한 감용 처리의 과정은 국제원자력기구(IAEA)에서도 권장하고 있으며 해외 원전 선도국들 역시 국가 주도하에 폐기물 감용을 실천하고 있음. 이에 따라, 국내도 해외 수준의 감용 기술 도입이 시급함. 그러므로 본 연구는 감용 기술별 감용비, 처리 비용 등을 포함하여 세계적 감용 기술 추이, 대표 시설 및 사고 이력 등을 조사하여 우수 감용 후보 기술을 제안하고 국내 규제 등을 분석하여 국내 도입 적합성을 도출할 예정임.
Expired
Developing of LILW solidified waste assessment methods and criteria by considering Korean radioactive waste repository environment, 2019.04.01 ~ 2021.12.31, Nuclear Safety and Security Commission (NSSC), (PI, 600 million KRW) (Main Researcher: Hyeongjin Byeon, Yulim Lee)
국내 처분환경을 고려한 중·저준위 고형화폐기물 처분적합성 시험방법 및 평가기준 개발, 2019.04.01 ~ 2021.12.31, 원자력안전위원회, (연구책임, 6억원) (연구 진행: 변형진, 이유림)
The Necessity of Research
Silos in Gyeongju Low and Intermediate Level Waste(LILW) level-1 cave type repository is under 100 m sea level and about 30 waste containers are stacked per one vertical line in the silo. Wastes that show liquidity should be solidified by using cement and should satisfy waste acceptance criteria including mechanical strength. Compressive strength criteria of Gyeongju LILW repository is 3.44 MPa (500 psi) for hard solidified waste and 0.41 MPa (60 psi) for soft solidified waste which comes from ‘NRC, Technical Position on Waste Form (rev. 1)’. However, the criteria from NRC was set by considering a trench type repository which has a depth of about 10~20 m and the number of stacked waste is smaller than Korea. Therefore, the real stress which wastes get in Korea can be higher than mechanical strength criteria in Korea and there is a possibility of lowering the safety of repository by damaged wastes. Thus, it is necessary to develop new assessment criteria considering the environment of Gyeongju LILW repository and by this research, it is expected to improve the safety of repository and civic credibility.
경주 중저준위방사성폐기물 1단계 동굴처분시설 사일로는 해수면 기준 100 m 아래 암반층에 위치하며, 사일로 바닥에서 약 30개의 방사성폐기물 처분용기를 쌓아올림. 액체 및 분산성, 유동성이 있는 고체 방사성폐기물은 안전한 처분을 위해 시멘트 등의 고화제를 사용하여 고화한 이후, 처분시설 인수기준에서 정하고 있는 압축강도 등을 평가하여 기준에 적합함을 보여야함. 현재 운영 중인 경주 1단계 처분시설의 고형화폐기물에 대한 인수기준 중 압축강도는 경질 고화체 기준 44 MPa (500 psi), 연질 고화체 기준 0.41 MPa (60 psi)임. 이는 미국 NRC의 “Technical Position on Waste Form (rev. 1)”에서 결정된 중저준위 고형화폐기물의 처분적합성 평가기준을 준용한 것이며 NRC 보고서의 기준 처분시설은 깊이 약 20 m의 표충처분시설로 경주 1단계 시설과 같은 동굴(사일로) 형태가 아니며, 적재되는 방사성페기물의 개수도 10개 내외로 경주 처분시설보다 적음. 이에 따라 경주 1단계 처분시설 환경에서 고형화폐기물이 받는 실제 하중이 현재 인수기준보다 높을 수 있으며, 고형화폐기물이 손상되어 처분시설 안전성이 저해될 우려가 있음. 따라서 주 1단계 동굴처분시설 환경을 고려한 고형화폐기물 처분적합성 평가기준 개발이 필요하며 본 연구를 통해 고형화폐기물에 대한 보다 적합한 평가기준 및 시험방법을 마련함으로써 처분시설의 안정성 및 신뢰도를 향상 시킬 수 있음
Process development to recover high purity Nd from NdFeB based on molten chloride and liquid metal system, 2018.09.01 ~ 2021.08.31, Ministry of Science and ICT (MSIT), (PI, 75 million KRW) (Main Researcher: Yeonghwan Jeon, Seungmin Ohk, Galam Seo)
염화물계 용융염 및 액체금속을 사용한 NdFeB 자석으로부터 고순도 Nd 회수공정 개발, 2018.09.01 ~ 2021.08.31, 과학기술정보통신부, (연구책임, 0.9억원) (연구 진행: 전영환, 옥승민, 서가람)
The Necessity of Research
As NdFeB magnet has a very strong magnetic force and is widely used by Wind Power generation, Electric Car and IT devices nowadays, the demand of Nd is expected to increase continuously. However, most of the rare earth elements including Nd are produced by China and to reduce dependency on supplying rare earth, it is necessary to develop a process that can reprocess used rare earth elements.
NdFeB 자석은 매우 강한 자성을 띄고 있어 풍력발전, 전기자동차 및 IT 기기 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있으며, 이에 따라 Nd 수요는 지속적으로 증가할 것으로 예상됨. 그러나, Nd를 포함한 희토류 원소는 중국에서 대부분 생산되고 있어, 희토류 수급에 대한 국제 의존도를 경감시키기 위해서는 사용된 희토류를 재활용하기 위한 기술개발이 필수적임
- Research on regulatory policy for treatment and utilization of radioactive waste, 2020.05.01 ~ 2020.10.31, Korea Institute of Nuclear Safety (KINS), (PI, 80 million KRW) (Main Researcher : Kiwon Kang)
방사성 폐기물의 처리 및 활용 방안에 대한 규제정책 연구, 2020.05.01 ~ 2020.10.31, 한국원자력안전기술원, (연구책임, 0.8억원) (연구진행 : 강기원)
The Necessity of Research
Various large amount of radioactive waste such as radioactive concrete waste (i.e. bio-shields and containments) and metallic waste (i.e. steam generators) may be generated during the decommissioning process. Reviewing the current domestic clearance system and inspecting the improvement before full-scale of decommissioning process are necessary to obtain efficient disposal of radioactive waste and maintenance of the repositories. In terms of the reduction of radioactive waste, the possibility of conditional recycling and reuse, and establishment of conditional clearance level of radioactive waste, and the institutional improvements were reviewed.
원자력 시설의 해체 과정 중에는 대형 콘크리트 폐기물(i.e. 원전 바이오실드 및 격납용기)및 대형 금속폐기물(i.e. 증기발생기 등)과 같은 다양한 종류의 방사성폐기물이 단기간 내에 다량 발생할 것으로 예상됨. 따라서 원전 해체 발생폐기물의 효율적 처리와 처분시설의 효율적 운영을 위해 현행 자체처분 제도를 본격적인 해체 이전에 점검하고, 개선 방향을 검토할 필요가 있음. 특히 방사성폐기물의 감용 측면에서 제한적 재활용 및 재사용의 허용 가능성과 농도기준 수립 및 제도적 개선 필요성을 검토함.
- Development and commercialization feasibility investigation of a technology lowering radioactive waste hierarchy of the intermediate-level radioactive metallic waste, 2019.06.01 ~ 2021.05.31, Korea Hydro & Nuclear Power Co., Ltd., KHNP (PI, 600 million KRW) (Main Researcher: Jeongho Hur, Yeonghwan Jeon)
중준위 금속폐기물의 저준위화 기술개발 및 실용화 타당성 연구, 2019.06.01 ~ 2021.05.31, 한국수력원자력, (연구책임, 6억원) (연구 진행: 허정호, 전영환)
The Necessity of Research
Considering the permanent shutdown of Gori-1 Nuclear Power Plant(NPP), the decision of early shutdown of Wolseong-1 NPP and lifetime of most of NPPs in Korea left about 10~20 years, the demands of decommissioning NPPs are expected to increase. Structures(STS 304) inside Light Water Reactor(LWR) and Pressure tube/Calandria tube(Zr-alloy) in Pressurized Heavy Water Reactor(PHWR) are intermediate level waste which cannot be stored in NPP site for a long time.
Therefore, it is necessary to develop Electrolytic Refining, Cathodic Post-treatment and Minimizing secondary waste process which made intermediate-level metallic waste stored in Gyeongju LILW repository by volumetric decontamination and converting the intermediate-level waste into low-level waste.
고리1호기 영구정지와 월성1호기 조기폐쇄 결정 및 국내 대부분 원자력시설이 향후 10~20년 내 설계수명 도달을 고려 시 해체 수요의 증가가 예상됨. 경수로 내부구조물(STS 304)과 중수로 압력관/칼란드리아관(Zr합금)은 중준위폐기물로 분류 및 경주 처분시설에 인수 불가로 인해 원전 부지 내 장기 보관이 불가피함. 그러므로, 중준위 금속폐기물을 체적제염 및 저준위화하여 경주 처분시설에 인수 가능하도록 하는 전해정련, 음극 후처리(염 증류 및 아크용해), 2차 폐기물 최소화(불순물 회수, 전해질 재생) 공정의 기술개발이 필수적임.