KR101858146B1 - A experimental apparatus and experimental method for radionuclide migration prediction under unsaturated condition - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 방사성핵종 이동 특성 실험장치 및 실험방법에 관한 것으로서, 지하수면 위에 위치된 불포화대에서 방사성폐기물 천층처분이 이루어진 이후, 예측하지 못한 상황에 따른 처분장에서의 유해 물질 유출이 발생된 경우를 대비하여, 유출된 유해물질(방사성핵종 등)이 처분장이 위치된 불포화대 암반을 통해 이동되는 특성을 평가하기 위한 것으로, 처분장이 위치된 불포화대 암반을 샘플링하여 컬럼 내측에 위치시킨 후, 유해물질이 포함된 지하수를 컬럼에 유입시켜 암반에서의 유해물질이 포함된 지하수의 이동 특성을 평가하기 위한 실험장치 및 실험방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for testing a radionuclide migration characteristic, and it is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for testing a radionuclide migration characteristic of a radioactive waste disposed in an underground water surface, The purpose of this study is to evaluate the characteristics of the spilled hazardous materials (radionuclides, etc.) moving through the unsaturated versus bed where the repository is located. After sampling the unsaturated versus bed where the repository is located, The present invention relates to an experimental apparatus and an experimental method for evaluating the movement characteristics of groundwater containing harmful substances in a rock by introducing the ground water into the column.
방사성폐기물(radioactive waste)이란 방사성핵종이 규정치 농도 이상 함유되어 있거나 방사성핵종에 오염된 물질로서 재사용하지 않고 폐기시키는 것을 말하는데 전력생산을 위한 원자력발전소, 관련시설 또는 방사성동위원소를 이용하는 병원, 연구기관, 산업체 등에서 원자력을 이용하는 과정에서 발생한다.Radioactive waste is radioactive waste that is contained in a concentration exceeding a specified concentration or that is contaminated with radioactive nuclides. It is a waste that is not reused. It refers to a nuclear power plant, a facility or a radioactive isotope- It occurs in the process of using nuclear power in industries.
이러한 방사성폐기물은 방사성폐기물의 농도와 종류에 따라 크게 중·저준위 방사성폐기물과 고준위 방사성폐기물로 구분되어 처분되고 있다. These radioactive wastes are largely classified into low- and high-level radioactive wastes and high-level radioactive wastes depending on the concentrations and types of radioactive wastes.
우리나라에서는 방사선 안전관리 등의 기술기준에 관한 규칙에 의거 방사성폐기물은 지하에 건설되는 처분시설에 처분함으로써 생태계 환경으로부터 영구적으로 격리하도록 되어 있다.In Korea, according to the rules on technical standards such as radiation safety management, radioactive waste is to be permanently isolated from the ecosystem environment by disposing it in a basement disposal facility.
한편, 이렇게 처분된 방사성폐기물의 안정성을 평가하기 위해서는 처분된 방사성폐기물로부터 방출되는 핵종이 지하수에 미치는 영향이나 핵종에 오염된 지하수가 이동하는 특성을 장기적으로 예측할 수 있어야 한다.On the other hand, in order to evaluate the stability of the disposed radioactive waste, it is necessary to predict long-term effects of the effect of the nuclear species released from the disposed radioactive waste on the groundwater and the movement of groundwater contaminated with the radionuclides.
그러나 이러한 지하수 및 핵종의 이동은 지하에서 일어나는 현상이기 때문에 관측할 수 없다는 약점이 있다.However, since the movement of groundwater and nuclides occurs underground, there is a weak point that it can not be observed.
따라서, 지하에 매립된 방사성폐기물로부터 방출되는 핵종 및 지하수의 이동 특성을 확인할 수 있고, 이를 통해 방사성폐기물 처분에 따른 안전성을 평가할 수 있는 모델이 요구되어 왔다.Therefore, there is a demand for a model capable of evaluating the safety of nuclear waste and groundwater discharged from the radioactive waste buried in the ground and evaluating the safety of radioactive waste disposal.
이러한 문제점을 해결하고자 한 종래기술인 대한민국 등록특허 제10-0989330호가 개시된다.Korean Patent Registration No. 10-0989330 discloses a conventional technique for solving such a problem.
종래기술은 방사성폐기물 처분시스템 평가를 위한 지하수/핵종 거동 모사 및 가시화장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 방사성폐기물 처분장 근처에서 발생하는 지하수 및 핵종의 거동을 모사하여 가시화함으로써 지하에서의 지하수 및 핵종 이동 특성을 이해하고, 이를 통해 안정성 평가의 신뢰도를 증진시킬 수 있는 방사성폐기물 처분시스템 평가를 위한 지하수/핵종 거동 모사 및 가시화장치에 관한 것이다.The present invention relates to a groundwater / nuclide movement simulation and visualization apparatus for evaluating a radioactive waste disposal system, more specifically, to simulate the behavior of groundwater and nuclides occurring near a radioactive waste disposal site, thereby visualizing groundwater and nuclide migration The present invention relates to a groundwater / nuclide behavior simulation and visualization apparatus for evaluating a radioactive waste disposal system capable of improving the reliability of the stability evaluation through understanding the characteristics of the groundwater / nuclide.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 방사성폐기물 처분시스템 평가를 위한 지하수/핵종 거동 모사 및 가시화장치는, 지하 암반에서 채취한 균열암석샘플과, 상기 균열암석샘플 상부에 부착된 투명패널로 구성되며, 형광물질수용액을 주입하기 위한 다수 개의 주입구와 형광물질수용액을 배출하기 위한 다수 개의 배출구가 구비되는 균열암반모형과; 균열암반모형 상부에 구비되는 자외선램프와; 자외선램프 상부에 구비되어, 균열암반모형에 주입된 형광물질수용액의 이동 상태를 촬영하는 촬영수단과; 몸체 내부에 균열암반모형, 자외선 램프 및 촬영수단을 수용하는 하우징; 및 촬영수단에서 촬영된 영상 데이터를 입력받아 영상처리하고, 형광물질수용액의 거동을 분석하기 위한 마이크로 프로세서;를 포함하고 있다.As shown in FIG. 1, a groundwater / nuclide modeling and visualization apparatus for evaluating a radioactive waste disposal system according to the present invention includes a sample of a fractured rock sample taken from an underground rock, and a transparent panel attached to the upper part of the fractured rock sample A cracked rock model having a plurality of injection ports for injecting the aqueous solution of the fluorescent substance and a plurality of outlets for discharging the aqueous fluorescent substance solution; An ultraviolet lamp provided on the top of the cracked rock model; A photographing means provided above the ultraviolet lamp for photographing the moving state of the aqueous solution of the fluorescent material injected into the cracked rock model; A housing accommodating a cracked rock model, an ultraviolet lamp, and a photographing means inside the body; And a microprocessor for receiving and processing image data photographed by the photographing means and analyzing the behavior of the aqueous solution of the fluorescent material.
그러나 종래의 기술에 따르면, 단순히 균열이 존재하는 암반이 사용될 수 있다고만 개시되고 있을 뿐, 방사성폐기물이 처분된 처분장 주위에 위치된 암반의 환경과 전혀 달라 실험에 의한 예측값이 현실적으로 유해물질의 이동 특성을 반영하지 못한다는 문제점을 안고 있다.However, according to the prior art, it is only disclosed that a rock having cracks can be used, and it is different from the environment of a rock placed around a disposal site where radioactive waste is disposed. Experimental predictions are actually a movement characteristic It is not possible to reflect it.
또한, 종래의 천층처분은 지하수면 아래의 포화대에 위치된 암반에서 이루어진 바, 대부분의 방사성핵종 이동 특성 실험장치는 함수율이 100%인 포화대 암반으로 구성되어 있었다. In addition, the conventional celestial disposal was made on rocks located in the saturation zone below the surface of the ground, most of which consisted of saturated rock masses with a water content of 100%.
그러나 천층처분이 지하수면 위의 불포화대에 위치된 암반으로 둘러싼 환경에서 이루어지고 있는 현재의 실정을 고려하면, 종래의 방사성핵종 이동 특성 실험장치는 실제 처분장에서 예측하지 못한 상황에 따라 유출된 방사성핵종의 이동 특성을 제대로 반영하고 있지 않다.However, considering the present situation that the disposal of the heavens is carried out in an environment surrounded by the rocks located on the unsaturated zone on the surface of the ground, the conventional apparatus for measuring the radionuclide migration characteristics is a radionuclide And does not properly reflect the movement characteristics of the film.
(특허문헌 1) KR10-0989330 B (Patent Document 1) KR10-0989330 B
종래 기술에 따른 문제점을 해결하고자, 지하수면 위에 위치된 불포화대 암반으로 둘러싸인 방사성폐기물 처분장에서 예측하지 못한 상황에 따른 유해물질의 유출이 일어났을 때, 이러한 유해물질의 이동 특성을 정확히 이해하고 평가할 수 있는 방사성핵종 이동 특성 실험장치 및 실험방법을 제공하고자 한다.In order to solve the problem according to the prior art, it is possible to accurately understand and evaluate the movement characteristics of such a harmful substance when unexpected leakage of harmful substances occurs in an unexpected situation in a radioactive waste repository surrounded by an unsaturated rock bed The present invention provides an experimental apparatus and an experimental method of the radionuclide migration characteristic.
상술한 과제를 해결하고자 본 발명에 따른 방사성핵종 이동 특성 실험장치는, 암반(120)이 내측에 위치된 컬럼(100); 및 상기 암반(120)에 포함된 함수율을 측정하는 암반함수율 측정기(200)를 포함하며, 상기 암반(120)은 불포화대에서 샘플링된 암반이다.In order to solve the above-mentioned problems, the apparatus for measuring the radionuclide migration characteristic according to the present invention comprises: a
바람직하게는, 상기 암반(120)은 방사성폐기물 처분장이 위치된 불포화대에서 샘플링된 암반으로서 단열이 형성된 암반이다.Preferably, the
바람직하게는, 상기 암반함수율 측정기(200)는 전기저항 측정기이다.Preferably, the rock
바람직하게는, 상기 암반(120)의 함수율은 30 내지 50%이다.Preferably, the water content of the
바람직하게는, 상기 암반(120)의 함수율은 30%이다.Preferably, the water content of the
바람직하게는, 방사성폐기물 처분장이 위치된 불포화대에서 샘플링된 지하수가 상기 암반(120)이 포함된 컬럼(100)에 유입됨에 따라 상기 암반(120)의 함수율이 결정된다.Preferably, the water content of the
바람직하게는, 상기 컬럼(100)에 연통된 지하수 유동관을 더 포함한다.Preferably, the
바람직하게는, 방사성핵종이 포함된 지하수가 상기 지하수 유동관을 통해 상기 컬럼(100)에 유입된다.Preferably, groundwater containing radionuclide species flows into the
바람직하게는, 상기 암반(120)은 하나로 일체화된 암반이다.Preferably, the
상술한 과제를 해결하고자 본 발명에 따른 방사성핵종 이동 특성 실험방법은, (a) 컬럼(100) 내측에 암반(120)이 위치되는 단계; (b) 상기 컬럼(100)에 지하수가 유입되는 단계; 및 (c) 상기 컬럼(100) 내측에 위치된 암반(120)의 함수율이 측정되는 단계를 포함하며, 상기 암반(120)은 불포화대에서 샘플링된 암반이다.In order to solve the above-described problems, the present invention provides a method for measuring radionuclide migration characteristics, comprising the steps of: (a) placing a
바람직하게는, 상기 암반(120)은 방사성폐기물 처분장인 불포화대에서 샘플링된 암반으로서 단열이 형성된 암반이다.Preferably, the rock mass (120) is a rock mass formed by heat insulation as a rock bed sampled in an unsaturated zone as a radioactive waste repository.
바람직하게는, 상기 (b) 단계에서의 지하수는 방사성폐기물 처분장인 불포화대에서 샘플링된 지하수이다.Preferably, the groundwater in step (b) is groundwater sampled at an unsaturated zone, which is a radioactive waste repository.
바람직하게는, 상기 (c) 단계에서의 측정된 암반(120)의 함수율은 방사성폐기물 처분장이 위치된 불포화대 암반의 함수율과 동일하다.Preferably, the water content of the
바람직하게는, 상기 (c) 단계에서의 암반(120)의 함수율은 전기저항 측정기를 이용하여 측정한다.Preferably, the water content of the
바람직하게는, (d) 상기 컬럼(100)으로 방사성핵종이 포함된 지하수가 유입되는 단계를 더 포함한다.Preferably, step (d) further comprises the step of introducing groundwater containing radioactive nuclei into the column (100).
바람직하게는, 상기 (a) 단계에서의 암반(120)은 하나로 일체화된 암반이다.Preferably, the
상술한 과제를 해결하고자 본 발명에 따른 다른 방사성핵종 이동 특성 실험방법은, (a) 소정 농도의 방사성핵종이 포함된 지하수가 컬럼(100)에 유입되는 단계; (b) 상기 컬럼(100)에 유입된 지하수가 상기 컬럼(100) 내측에 위치된 암반(120)을 통과하는 단계; 및 (c) 상기 컬럼(100)을 통과한 지하수의 방사성핵종 농도가 측정되는 단계를 포함한다.In order to solve the above-described problems, another method of testing a radionuclide migration characteristic according to the present invention comprises the steps of: (a) introducing groundwater containing a radioactive nucleus of a predetermined concentration into a
바람직하게는, 상기 (b) 단계에서의 암반(120)은 불포화대에서 샘플링된 암반으로서 단열이 형성된 암반이다.Preferably, the rock mass (120) in the step (b) is a rock mass in which heat insulation is formed as a rock mass sampled in an unsaturated zone.
바람직하게는, 상기 암반(120)은 방사성폐기물 처분장인 불포화대에서 샘플링된 암반이다.Preferably, the
바람직하게는, 상기 (b) 단계에서의 컬럼(100) 내측에 포함된 암반(120)의 함수율은 방사성폐기물 처분장에 위치된 불포화대 암반의 함수율과 동일하다.Preferably, the moisture content of
상술한 과제해결수단으로, 지하수면 위에 위치된 불포화대 암반 환경으로 둘러싸인 상태에서 방사성폐기물의 천층처분이 이루어지는 현 실정에서, 예측하지 못한 상황에 따라 처분장에서 유해물질이 유출되었을 때, 이러한 유해물질이 불포화대 암반을 따라 이동하면서 발생하는 특성을 정확히 예측할 수 있다.In the current situation where radioactive waste is disposed of in a state surrounded by an unsaturated to rocky environment located on the underground water surface, when the harmful substances are discharged from the repository according to the unexpected situation, It is possible to accurately predict the characteristics that occur when moving along the unsaturated versus rock.
구체적으로, 천층처분이 이루어진 처분장 주변의 환경과 동일한 환경을 구비시키기 위해 처분장 주위의 단열이 형성된 암반을 샘플링하여 컬럼 내측에 위치시키고, 컬럼 내측의 암반 함수율을 처분장 주위의 암반 함수율과 동일하게 유지시킨 후, 유해물질이 포함된 지하수를 실험장치에 유입시킴으로써, 현실적으로 처분장에서 유해물질이 유출되었을 때 어떠한 이동 특성이 발생되는지를 정확하게 예측할 수 있다.Specifically, in order to provide the same environment as the environment around the disposal site where the disposal was made, the rock bed with the heat insulation around the disposal site was sampled and placed inside the column, and the water content of the inside of the column was maintained to be the same as that of the rock around the disposal site Then, by introducing the groundwater containing the harmful substances into the experimental apparatus, it is possible to accurately predict what kind of migration characteristics are generated when the harmful substances are discharged from the repository.
도 1은 종래기술에 따른 실험장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 실험장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 실험방법에 대한 순서도다.
도 4는 본 발명에 따른 다른 실험방법에 대한 순서도이다.1 is a schematic view of an experimental apparatus according to the prior art.
2 is a schematic view showing an experimental apparatus according to the present invention.
3 is a flowchart of an experimental method according to the present invention.
4 is a flow chart of another experimental method according to the present invention.
이하, 본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의성을 위해 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the method according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user or operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.
도 2를 참조하여 본 발명에 따른 방사성핵종 이동 특성 실험장치를 설명한다.An experimental apparatus for measuring the radionuclide migration characteristic according to the present invention will be described with reference to FIG.
본 발명에 따른 방사성핵종 이동 특성 실험장치는 컬럼(column)(100), 컬럼(100) 내측에 위치된 암반(120), 암반(120)의 함수율을 측정하는 암반함수율 측정기(200), 컬럼(100)을 통과한 지하수를 평가하기 위한 오토샘플러(300) 및 지하수 유동관을 통해 컬럼(100)에 지하수가 공급되도록 작동되는 펌프(400)를 포함한다.The apparatus for measuring the radionuclide migration characteristic according to the present invention includes a
컬럼(100) 내측에는 암반(120)이 위치된다. 암반(120)은 방사성폐기물 처분장이 위치된 불포화대에서 샘플링된 암반으로서 단열이 형성된 암반이다. A rock mass (120) is located inside the column (100). The rock mass (120) is a rock bed in which an insulation is formed as a rock bed sampled in an unsaturated zone where a radioactive waste repository is located.
최근 방사성폐기물 처분은 천층처분으로서 지하수면 위에 위치된 불포화대 암반으로 둘러싸인 환경에서 천층처분이 이루어지고 있는 바, 어떠한 예측하지 못한 상황으로 인하여 처분장으로부터 유출된 유해물질(방사성핵종 등)의 이동 특성을 평가할 필요가 있다.Recently, the disposal of radioactive waste has been carried out in an environment surrounded by an unsaturated rock bed located on the surface of the ground as a superficial disposal. As a result, the movement characteristics of harmful substances (radionuclides, etc.) Need to evaluate.
유출된 유해물질의 이동 특성을 정확히 예측하기 위해서는 처분장을 둘러싼 암반의 환경을 그대로 반영한 실험장치가 필요하다. 따라서, 방사성핵종 이동 특성 실험장치에서 유해물질이 포함된 지하수가 유입되는 컬럼 내측에는 천층처분이 이루어지는 불포화대에서 샘플링된 암반일 필요가 있다.In order to accurately predict the migration characteristics of the spilled harmful substances, an experimental apparatus that reflects the environment of the rock surrounding the repository is needed. Therefore, in the experimental system for measuring radionuclide migration characteristics, it is necessary to sample the rock bed sampled at the unsaturated zone where the groundwater disposal is made at the inside of the column into which the ground water containing harmful substances is introduced.
컬럼(100) 내측에 위치된 암반은 천층처분이 이루어지는 불포화대의 암반으로서 하나로 일체화된 암반일 필요가 있다. 천층처분이 이루어진 환경을 그대로 반영하기 위함이다.The rock bed located inside the
암반에는 자체적으로 형성된 갈라진 틈, 균열 등의 단열이 형성되어 있다. 예측하지 못한 상태에서 처분장에 유출된 유해물질이 처분장 주위를 둘러싼 암반으로 유출되었을 때, 유출된 유해물질은 암반에 형성된 단열을 따라 이동되어 이후 지하수 유동경로까지 이동되어 지하수에 포함되어 이동되게 된다.The rock is formed with self-formed cracks and cracks. In the unexpected state, when harmful substances flowing out to the repository are discharged into the rock surrounding the disposal site, the harmful substances that have flowed out are moved along the adiabatic heat formed in the rock mass and then moved to the groundwater flow path to be included in the groundwater.
암반에는 여러 규모의 단열이 형성되어 있고, 이러한 단열을 통해 지하수의 유동이 발생하며, 천층처분에서 유출된 유해물질도 이러한 암반 단열을 통해 이동되면서 이류, 분산 또는 확산 등이 발생되고, 이러한 과정 중에서 흡착, 침전 또는 암반확산 등의 발생되게 된다. 따라서, 천층처분이 이루어진 암반의 단열을 통해 이동하는 유해물질의 이동 특성을 예측 평가하는 것은 안정성 평가와 신뢰성 확보에서 매우 중요한 부분이다. In the rock mass, various sizes of adiabatic heat are formed, and the flow of ground water occurs through the adiabatic heat, and the harmful substances discharged from the disposal of the uppermost layer are moved through the adiabatic heat insulation to generate advection, dispersion or diffusion, Adsorption, sedimentation, rock diffusion or the like. Therefore, it is very important to predict and evaluate the movement characteristics of hazardous materials moving through the insulation of the rock mass in the disposal process.
종래기술에서는 샘플링된 포화대 암반을 잘게 파쇄하여 컬럼 내측에 위치시킨 후, 유해물질이 포함된 지하수를 컬럼에 유입시켜 유해물질의 이동 특성을 평가하였는 바, 파쇄되어 조각으로 이루어진 다수의 암반으로 형성된 단열은 실재의 암반 단열을 그대로 반영하지 못하여 그 평가도 실재 발생될 이동 특성에 따른 평가와 전혀 다를 수 밖에 없었다.In the prior art, the sampled saturated bed rock was finely crushed and positioned inside the column, and then the groundwater containing the harmful substances was introduced into the column to evaluate the movement characteristics of the harmful substances. As a result, Since the insulation does not reflect the actual rock mass insulation, the evaluation is quite different from the evaluation according to the actual movement characteristics.
이러한 문제점을 해결하고자, 본 발명에 따른 방사성핵종 이동 특성 실험장치에서 컬럼(100) 내측에 위치된 암반(120)은 하나로 일체화된 암반을 처분장이 위치된 불포화대에서 샘플링한 암반이다. 암반 단열을 그대로 반영하여 이동 특성을 정확히 예측 평가하기 위함이다.In order to solve such a problem, in the apparatus for measuring the radionuclide migration characteristic according to the present invention, the
처분장에서 유출된 유해물질은 암반 단열에 체류되거나 잔존된 지하수에 포함되고, 이러한 지하수의 유동을 따라 이동하게 된다. 따라서, 처분장이 위치된 불포화대의 암반 함수율을 실험장치에 그대로 반영하는 것은 향후 발생할 여지가 있는 유해물질의 유출에 따른 이동 특성을 평가하는데 중요할 수 밖에 없다.Hazardous materials released from the repository are contained in the residual water remaining in the rock insulation, and are moved along the flow of the groundwater. Therefore, it is important to reflect the moisture content of the unsaturated zone where the disposal site is located as it is in the experimental apparatus.
종래기술에 따른 실험장치에서는 지하수면 아래의 포화대에서 암반을 샘플링한 바, 무조건 샘플 암반은 100%의 함수율을 유지하였다. 그러나, 불포화대에서 천층처분이 이루어지는 바, 100%의 함수율을 갖는 암반으로 행하여진 실험은 실재 이동 특성을 제대로 반영할 수 없었다.In the experimental apparatus according to the prior art, the rock mass was sampled from the saturation zone below the water surface, and the sample rock mass unconditionally maintained a water content of 100%. However, as a result of the disposal of the stratum in the unsaturated zone, experiments conducted on rocks with a water content of 100% could not accurately reflect the actual movement characteristics.
이러한 문제점을 해결하고자 본 발명에 따른 방사성핵종 이동 특성 실험장치에서는 처분장이 위치된 불포화대의 암반 함수율과 동일한 함수율을 유지하기 위하여, 컬럼(100) 내측에 암반(120)을 위치시키고, 불포화대에 위치된 지하수를 샘플링하여 컬럼(100) 내측으로 유입시켜 암반(120)의 함수율을 불포화대의 암반 함수율로 유지시켰다.In order to solve this problem, in order to maintain the water content equal to the water content of the unsaturated zone where the disposal site is located, the
암반함수율 측정기(200)로 불포화대의 암반 함수율 측정과 컬럼(100) 내측에 위치된 암반(120) 함수율 측정이 이루어진다. 이러한 암반함수율 측정기(200)는 전기전항 측정기일 수 있음은 물론이다.The rock
최근 천층처분은 불포화대에서 이루어지고 있으며, 이러한 천층처분이 이루어지는 주위 환경의 암반 함수율은 일반적으로 30 내지 50% 정도로 알려져 있으며, 평균적으로는 30%의 함수율을 유지하는 것으로 나타나고 있다.In recent years, the disposal of floors has been carried out in the unsaturated zone, and the rock water content of the surrounding environment is generally known to be about 30 to 50%, and the moisture content is maintained to be 30% on the average.
이에 따라, 본 발명에 따른 방사성핵종 이동 특성 실험장치에서 암반(120)의 함수율을 30%로 유지시킨다. 이러한 함수율을 유지시키기 위해 컬럼(100) 내측에 유입된 지하수는 처분장의 환경을 그대로 반영하기 위하여 천층처분이 이루어지는 불포화대에 위치된 지하수를 샘플링하고, 샘플링된 지하수를 컬럼(100) 내측에 유입시켜 컬럼(100) 내측의 암반(120) 함수율을 불포화대에 위치된 암반의 함수율에 일치시킨다.Accordingly, the water content of the
본 발명에 따른 방사성핵종 이동 특성 실험장치는 컬럼(100)에 연통된 지하수 유동관을 더 포함한다. 지하수 유동관을 통하여 유해물질이 포함된 지하수가 펌프(400)에 의해 유동되어 컬럼(100) 내측으로 유입된다. 컬럼(100) 내측에 유입된 유해물질이 포함된 지하수는 암반 단열을 통과하면서 상술한 이동 특성 등이 발생된다.The apparatus for testing the radionuclide transport characteristics according to the present invention further includes an underground water flow tube communicated with the
유해물질이 포함된 지하수 또한 처분장이 위치된 불포화대에서 샘플링된 지하수임은 물론이다. 처분장에서 유출된 유해물질이 불포화대 암반 단열에 체류되거나 잔존된 지하수에 포함되어 지하수와 함께 이동되는 바, 유해물질의 이동 특성을 정확히 예측 평가하기 위함이다.Of course, groundwater containing hazardous substances is also groundwater sampled at the unsaturated zone where the repository is located. The hazardous materials released from the repository are included in the groundwater remaining in the unsaturated to rock insulation and moved together with the groundwater, so as to accurately predict the movement characteristics of the hazardous materials.
도 3을 참조하여 본 발명에 따른 방사성핵종 이동 특성 실험방법을 설명한다.3, a description will be given of an experimental method of moving the radionuclide according to the present invention.
컬럼column (100) 내측에 암반(120)이 위치되는 단계(120) is located inside the rocker arm (100)
본 발명에 포함된 컬럼(100) 내측에 암반(120)이 위치된다. 암반(120)은 방사성폐기물 처분장이 위치된 불포화대에서 샘플링된 암반으로서 단열이 형성된 암반이다. The
최근 방사성폐기물 처분은 천층처분으로서 지하수면 위에 위치된 불포화대 암반으로 둘러싸인 환경에서 천층처분이 이루어지고 있는 바, 어떠한 예측하지 못한 상황으로 인하여 처분장으로부터 유출된 유해물질(방사성핵종 등)의 이동 특성을 평가할 필요가 있다.Recently, the disposal of radioactive waste has been carried out in an environment surrounded by an unsaturated rock bed located on the surface of the ground as a superficial disposal. As a result, the movement characteristics of harmful substances (radionuclides, etc.) Need to evaluate.
유출된 유해물질의 이동 특성을 정확히 예측하기 위해서는 처분장을 둘러싼 암반의 환경을 그대로 반영한 실험장치가 필요하다. 따라서, 방사성핵종 이동 특성 실험장치에서 유해물질이 포함된 지하수가 유입되는 컬럼 내측에는 천층처분이 이루어지는 불포화대에서 샘플링된 암반일 필요가 있다.In order to accurately predict the migration characteristics of the spilled harmful substances, an experimental apparatus that reflects the environment of the rock surrounding the repository is needed. Therefore, in the experimental system for measuring radionuclide migration characteristics, it is necessary to sample the rock bed sampled at the unsaturated zone where the groundwater disposal is made at the inside of the column into which the ground water containing harmful substances is introduced.
컬럼(100) 내측에 위치된 암반은 천층처분이 이루어지는 불포화대의 암반으로서 하나로 일체화된 암반일 필요가 있다. 천층처분이 이루어진 환경을 그대로 반영하기 위함이다.The rock bed located inside the
암반에는 자체적으로 형성된 갈라진 틈, 균열 등의 단열이 위치된다. 예측하지 못한 상태에서 처분장에 유출된 유해물질이 처분장 주위를 둘러싼 암반으로 유출되었을 때, 유출된 유해물질은 암반에 형성된 단열을 따라 이동되어 이후 지하수 유동경로까지 이동되어 지하수에 포함되어 이동되게 된다.In the rock, cracks, cracks, etc., which are formed by themselves, are located. In the unexpected state, when harmful substances flowing out to the repository are discharged into the rock surrounding the disposal site, the harmful substances that have flowed out are moved along the adiabatic heat formed in the rock mass and then moved to the groundwater flow path to be included in the groundwater.
암반에는 여러 규모의 단열이 필요하고, 이러한 단열을 통해 지하수의 유동이 발생하며, 천층처분에서 유출된 유해물질도 이러한 암반 단열을 통해 이동되면서 이류, 분산 또는 확산 등이 발생되고, 이러한 과정 중에서 흡착, 침전 또는 암반확산 등의 발생되게 된다. 따라서, 천층처분이 이루어진 암반의 단열을 통해 이동하는 유해물질의 이동 특성을 예측 평가하는 것은 안정성 평가와 신뢰성 확보에서 매우 중요한 부분이다. The rocks require various types of insulation, and the flow of groundwater occurs through such insulation. As a result, harmful substances released from the disposal of the stratum have been transferred through such rock insulation, and thus advection, dispersion or diffusion occurs. , Sedimentation, or rock diffusion. Therefore, it is very important to predict and evaluate the movement characteristics of hazardous materials moving through the insulation of the rock mass in the disposal process.
종래기술에서는 샘플링된 포화대 암반을 잘게 파쇄하여 컬럼 내측에 위치시킨 후, 유해물질이 포함된 지하수를 컬럼에 유입시켜 유해물질의 이동 특성을 평가하였는 바, 파쇄되어 조각으로 이루어진 다수의 암반으로 형성된 단열은 실재의 암반 단열을 그대로 반영하지 못하여 그 평가도 실재 발생될 이동 특성에 따른 평가와 전혀 다를 수 밖에 없었다.In the prior art, the sampled saturated bed rock was finely crushed and positioned inside the column, and then the groundwater containing the harmful substances was introduced into the column to evaluate the movement characteristics of the harmful substances. As a result, Since the insulation does not reflect the actual rock mass insulation, the evaluation is quite different from the evaluation according to the actual movement characteristics.
이러한 문제점을 해결하고자, 본 발명에 따른 방사성핵종 이동 특성 실험장치에서 컬럼(100) 내측에 위치된 암반(120)은 하나로 일체화된 암반을 처분장이 위치된 불포화대에서 샘플링한 암반이다. 암반 단열을 그대로 반영하여 이동 특성을 정확히 예측 평가하기 위함이다.In order to solve such a problem, in the apparatus for measuring the radionuclide migration characteristic according to the present invention, the
컬럼(100)에In the
컬럼(100) 내측에 위치된 암반의 함수율을 결정하기 위해 지하수가 컬럼(100) 내측으로 유입된다.Groundwater is introduced into the
처분장에서 유출된 유해물질은 암반 단열에 포함된 지하수에 유입되고, 이러한 유해물질을 포함한 지하수가 암반 단열을 유동함에 따라 유해물질이 이동하게 된다. 따라서, 처분장이 위치된 불포화대의 암반 함수율을 실험장치에 그대로 반영하는 것은 향후 발생할 여지가 있는 유해물질의 유출에 따른 이동 특성을 평가하는데 중요할 수 밖에 없다.The harmful substances flowing out from the repository are introduced into the groundwater contained in the rock insulation, and the harmful substances move as the groundwater including these harmful substances flows through the rock insulation. Therefore, it is important to reflect the moisture content of the unsaturated zone where the disposal site is located as it is in the experimental apparatus.
종래기술에 따른 실험장치에서는 지하수면 아래의 포화대에서 암반을 샘플링한 바, 무조건 샘플 암반은 100%의 함수율을 유지하였다. 그러나, 불포화대에서 천층처분이 이루어지는 바, 100%의 함수율을 갖는 암반으로 행하여진 실험은 실재 이동 특성을 제대로 반영할 수 없었다.In the experimental apparatus according to the prior art, the rock mass was sampled from the saturation zone below the water surface, and the sample rock mass unconditionally maintained a water content of 100%. However, as a result of the disposal of the stratum in the unsaturated zone, experiments conducted on rocks with a water content of 100% could not accurately reflect the actual movement characteristics.
이러한 문제점을 해결하고 바 본 발명에 따른 방사성핵종 이동 특성 실험장치에서는 처분장이 위치된 불포화대의 암반 함수율과 동일한 함수율을 유지하기 위하여 컬럼(100) 내측에 암반(120)을 위치시키고, 불포화대에 위치된 지하수를 컬럼(100) 내측으로 유입시켜 암반(120)의 함수율을 불포화대의 암반 함수율로 유지시킨다.In order to solve the above problems, in order to maintain the same moisture content as that of the unsaturated zone where the disposal site is located, the
최근 천층처분은 불포화대에서 이루어지고 있으며, 이러한 천층처분이 이루어지는 주위 환경의 암반 함수율은 일반적으로 30 내지 50% 정도로 알려져 있으며, 평균적으로는 30%의 함수율을 유지하는 것으로 나타나고 있다.In recent years, the disposal of floors has been carried out in the unsaturated zone, and the rock water content of the surrounding environment is generally known to be about 30 to 50%, and the moisture content is maintained to be 30% on the average.
이에 따라, 본 발명에 따른 방사성핵종 이동 특성 실험장치에서 암반(120)의 함수율을 30%로 유지시킨다. 이러한 함수율을 유지시키기 위해 컬럼(100) 내측에 유입된 지하수는 처분장의 환경을 그대로 반영하기 위하여 천층처분이 이루어지는 불포화대에 위치된 지하수를 샘플링하고, 샘플링된 지하수를 컬럼(100) 내측에 유입시켜 컬럼(100) 내측의 암반(120) 함수율을 불포화대에 위치된 암반의 함수율에 일치시킨다.Accordingly, the water content of the
컬럼column
(100) 내측에 위치된 암반(120)의 함수율이 측정되는 단계The water content of the
암반함수율 측정기(200)로 불포화대의 암반 함수율 측정과 컬럼(100) 내측에 위치된 암반(120) 함수율 측정이 이루어진다. 이러한 암반함수율 측정기(200)는 전기전항 측정기일 수 있음은 물론이다.The rock
컬럼(100)으로Into the
컬럼(100) 내측에 위치된 암반(120)을 거치면서 어떠한 이동 특성이 발생되는지 평가하기 위하여, 불포화대에서 샘플링된 암반(120)을 통과하면서 유해물질(방사성핵종 등)에 어떠한 이동 특성이 발생되는지 평가하기 위함이다.In order to evaluate what kind of migration characteristic is generated through the
유해물질을 포함하는 지하수 또한 처분장이 위치된 불포화대에서 샘플링된 지하수임은 물론이다. 처분장에서 유출된 유해물질이 불포화대 암반 단열에 체류되거나 잔존된 지하수에 포함되어 지하수와 함께 이동되는 바, 유해물질의 이동 특성을 정확히 예측 평가하기 위함이다.Of course, groundwater containing toxic substances is also groundwater sampled at the unsaturated zone where the repository is located. The hazardous materials released from the repository are included in the groundwater remaining in the unsaturated to rock insulation and moved together with the groundwater, so as to accurately predict the movement characteristics of the hazardous materials.
도 4를 참조하여 본 발명에 따른 다른 방사성핵종 이동 특성 실험방법을 설명한다.Referring to FIG. 4, a description will be given of another experimental method of moving radionuclide migration characteristics according to the present invention.
소정 농도의 At a predetermined concentration
방사성핵종이Radioactive nuclear paper
포함된 지하수가 Groundwater contained
컬럼(100)에In the
방사성폐기물 처분장이 위치된 불포화대 암반에서 샘플링된 암반(120)이 내측에 위치된 컬럼(100)으로, 기측정된 소정 농도의 방사성핵종이 포함된 지하수가 유입된다. 이러한 암반(120)은 불포화대 암반에 형성된 단열을 그대로 반영한 단열이 형성된 암반이다.Groundwater containing a predetermined measured concentration of radioactive nuclei is introduced into the
예상하지 못한 상황에서 처분장에서 유출된 유해물질이 암반 단열을 통과하면서 어떠한 이동 특성이 발생되는지 평가하기 위함이다.The purpose of this study is to evaluate the transfer characteristics of hazardous materials released from the repository in unexpected situations.
컬럼(100)이The
처분장이 위치된 불포화대 환경이 그대로 반영된 컬럼(100) 내측의 암반(120)으로, 예상하지 못한 상황에서 유출될 수 있는 유해물질이 통과되는 단계이다.A harmful substance which can be discharged in an unexpected situation is passed through the
방사성핵종이 포함된 지하수가 통과하는 암반(120)의 함수율은 방사성폐기물 처분장에 위치된 불포화대 암반의 함수율과 동일하다. 정확한 예측 평가를 위함이다.The water content of the
컬럼(100)을The
컬럼(100) 내측에 위치된 암반(120)을 통과한 지하수의 농도를 측정하여 초기 농도와 암반(120)을 거친 농도를 비교 평가하여 이동 특성을 예측 평가한다.The concentration of the groundwater passing through the
본 발명에 따른 방사성핵종 이동 특성 실험 방법은 동일한 농도에 다른 유량으로 실험 가능함은 물론이며, 동일한 유량에 다른 농도, 다른 유량에 다른 농도 등 실험이 가능함은 물론이다.It is needless to say that the experimental method of the radionuclide migration characteristic according to the present invention can be carried out at different flow rates at the same concentration and at different concentrations at the same flow rate, different concentrations at different flow rates, and the like.
이상, 본 명세서에는 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 본 발명의 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims. It will be appreciated that embodiments are possible. Accordingly, the scope of protection of the present invention should be determined by the claims.
100: 컬럼
120: 암반
200: 암반함수율 측정기
300: 오토샘플러
400: 펌프100: column
120: bedrock
200: Rock water content meter
300: Auto sampler
400: pump
Claims (20)
(a) 컬럼(100) 내측에 암반(120)이 위치되는 단계;
(b) 지하수면 위의 불포화대에 위치된 암반의 암반 함수율이 측정되는 단계;
(c) 상기 불포화대에서 샘플링된 지하수가 상기 컬럼(100) 내측으로 유입되되, 상기 컬럼(100) 내측에 위치된 상기 암반(120)의 암반 함수율이 상기 불포화대에 위치된 암반의 암반 함수율과 동일하게 유지되도록 유입되는 단계;
(d) 상기 불포화대에서 샘플링된 지하수에 상기 소정의 방사성핵종이 포함되어, 상기 불포화대에서 샘플링된 지하수에서의 상기 소정의 방사성핵종의 농도가 측정되는 단계;
(e) 상기 (d) 단계에서의 상기 소정의 방사성핵종이 포함된 지하수가 상기 컬럼(100) 내측으로 유입되어 상기 암반(120)에 형성된 단열로 유동되는 단계; 및
(f) 상기 (d) 단계에서 측정된 상기 소정의 방사성핵종의 농도와, 상기 (e) 단계에서 상기 암반(120)에 형성된 단열로 유동되어 상기 암반(120)을 통과한 지하수에서의 상기 소정의 방사성핵종의 농도를 비교 평가하는 단계를 포함하며,
상기 암반(120)은 상기 불포화대에서 샘플링된 하나로 일체화된 암반으로서, 상기 불포화대에 위치된 암반에 형성된 단열과 동일한 단열이 형성된 암반이며,
상기 방사성 폐기물 처분장은 상기 불포화대에 위치되는 방사성핵종 이동 특성 실험방법.
A method of testing a radionuclide migration characteristic for predicting a movement characteristic of a predetermined radionuclide emitted from a radioactive waste repository where radioactive waste is disposed at a shallow layer,
(a) placing the rock mass 120 inside the column 100;
(b) measuring the rock water content of the rock located at the unsaturated zone on the surface of the groundwater;
(c) the groundwater sampled in the unsaturated zone is introduced into the column 100, and the rock water content of the rock mass 120 located inside the column 100 is greater than the rock water content of the rock located in the unsaturated zone The same being maintained;
(d) measuring the concentration of the predetermined radionuclide in the groundwater sampled at the unsaturated zone, wherein the predetermined radionuclide species is contained in the groundwater sampled at the unsaturated zone;
(e) groundwater containing the predetermined radionuclide in the step (d) flows into the column (100) and flows into the adiabatic heat formed in the rock mass (120); And
(f) the concentration of the predetermined radionuclide measured in the step (d) and the concentration of the radionuclide in the groundwater that has flowed into the adiabatic space formed in the rock mass (120) in the step (e) Lt; RTI ID = 0.0 > radionuclide < / RTI >
The rock mass (120) is an integrated rock mass sampled in the unsaturated zone, the rock mass having the same heat insulation as that formed in the rock bed located in the unsaturated zone,
Wherein the radioactive waste repository is located in the unsaturated zone.
상기 (b) 및 (c) 단계에서의 암반 함수율은 전기저항 측정기가 이용되어 측정되는 방사성핵종 이동 특성 실험방법.
The method according to claim 1,
Wherein the rock water content in the steps (b) and (c) is measured using an electric resistance meter.
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2017
- 2017-09-28 KR KR1020170125696A patent/KR101858146B1/en active IP Right Grant
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