KR102399442B1 - 방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 장치 및 이를 이용한 방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 방법 - Google Patents

방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 장치 및 이를 이용한 방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 장치 및 이를 이용한 방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 방법에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명의 일 실시예에 따르면, 시료의 물성을 측정할 수 있는 측정부; 및 상기 물성을 측정하도록 상기 측정부를 제어할 수 있는 제어부를 포함하고, 상기 측정부는, 상기 시료의 열 전도도를 측정할 수 있는 제1 측정 모듈; 상기 시료의 투수계수를 측정할 수 있는 제2 측정 모듈; 상기 시료의 변형률을 측정할 수 있는 제3 측정 모듈; 및 상기 시료의 손상도를 측정할 수 있는 제4 측정 모듈을 포함하고, 상기 제어부는, 상기 측정부로부터 측정된 상기 열 전도도, 상기 투수계수, 상기 변형률 및 상기 손상도 간의 관계를 소정 시간 동안 연속적으로 획득할 수 있는, 방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 장치가 제공될 수 있다.

Description

방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 장치 및 이를 이용한 방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 방법{APPARATUS MEASURING MATERIAL PROPERTY OF SAMPLE FOR RADIOACTIVE WASTE REPOSITORY AND METHOD MEASURING MATERAIL PROPERTY OF SAMPLE FOR RADIOACTIVE WASTE REPOSITORY BY USING THE SAME}
본 발명은 방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 장치 및 이를 이용한 방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 방법에 대한 발명이다.
일반적으로 사용 후의 핵연료에서 분리된 고준위 방사성 폐기물은 방사선의 방출 강도가 높은 물질이다. 이러한 고준위 폐기물은 처리하는 과정에서 사람과 환경에 피해를 최소화하도록 보관될 필요가 있다. 이에 따라, 고준위 폐기물은 핵종의 유출 시 핵종이 지반과 같은 매질을 통해 이동하여 인간 생활권으로 노출되는데 걸리는 기간이 수 만년 이상이 되도록 지하 수백 미터의 깊은 곳에 보관되며, 처분용기에 넣어진 채로 오랜 기간 동안 보관된다.
이러한 심지층 고준위 폐기물 처분장에 보관된 고준위 폐기물은 유출 시 인간에게 치명적인 피해를 줄 수 있기 때문에 외부와 차단되어 안전하게 보관될 필요가 있다. 또한, 고준위 폐기물의 경우 수 백년부터 수 만년까지 외부와 차단되어 보관되어야 하는 바, 고준위 폐기물이 처분장에 안전하게 보관되고 있는지 장기적으로 관찰될 필요가 있다.
특히, 고준위 폐기물이 보관되는 심지층 고준위 폐기물 처분장에는 고준위 폐기물로부터 방출되는 고열(thermal), 깊은 심도로 인한 높은 지중 응력(mechanical) 및 처분장 주위에 흐르는 지하수로 인한 포화 조건(hydraulic) 등과 같은 복합적인 위험 요소들이 처분장의 지반에 작용하게 된다. 이처럼, 고열, 응력 및 포화 조건과 같은 위험 요소들은 처분장의 안정성을 저해할 수 있기 때문에, 심지층 처분장의 지반이 가지는 물성은 허용 범위 내에 있는지 수시로 측정될 필요가 있다.
또한, 처분장의 지반이 가지는 물성들은 서로 다른 위험 요소들에 의해 영향을 받기 때문에, 서로 다른 특성을 가지는 물성들은 함께 측정될 필요가 있다. 즉 처분장 지반의 물성을 보다 신뢰성있게 측정하기 위해서는 처분장 복합 환경을 모사한 조건에서 관련 물성을 동시에 측정할 수 있어야 한다.
그러나, 종래의 측정 장치는 일 예로, 열전도도만 측정하거나, 변형률만을 측정하였기에 동시에 여러 물성을 확인하는데 어려움이 있었다. 또한, 물성들 각각을 따로 측정하다 보니 특정 시점에서 여러 물성들 간의 관계가 어떻게 되는지 파악하기가 힘들었다.
따라서, 처분장의 지반이 가지는 복수 개의 물성을 함께 측정할 수 있는 실험장치의 개발이 필요하다.
또한, 동시에 측정된 복수 개의 물성으로부터 복수 개의 물성 간의 상관관계를 파악할 수 있는 장치의 필요성이 발생하고 있다.
본 발명의 실시예들은 상기와 같은 배경에 착안하여 발명된 것으로서, 처분장의 지반이 가지는 복수 개의 물성을 함께 측정할 수 있는 방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 장치를 제공하고자 한다.
또한, 동시에 측정된 복수 개의 물성으로부터 복수 개의 물성 간의 상관관계를 파악할 수 있는 방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 시료의 물성을 측정할 수 있는 측정부; 및 상기 물성을 측정하도록 상기 측정부를 제어할 수 있는 제어부를 포함하고, 상기 측정부는, 상기 시료의 열 전도도를 측정할 수 있는 제1 측정 모듈; 상기 시료의 투수계수를 측정할 수 있는 제2 측정 모듈; 상기 시료의 변형률을 측정할 수 있는 제3 측정 모듈; 및 상기 시료의 손상도를 측정할 수 있는 제4 측정 모듈을 포함하고, 상기 제어부는, 상기 측정부로부터 측정된 상기 열 전도도, 상기 투수계수, 상기 변형률 및 상기 손상도 간의 관계를 소정 시간 동안 연속적으로 획득할 수 있는, 방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 열 전도도, 상기 투수계수, 상기 변형률 및 상기 손상도를 동시에 측정하도록 상기 측정부를 제어하고, 동시에 측정된 상기 열 전도도, 상기 투수계수, 상기 변형률 및 상기 손상도에 기초하여 상기 소정 시간 내의 특정 시점에서 상기 열 전도도, 상기 투수계수, 상기 변형률 및 상기 손상도 간의 관계를 획득하는, 방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 시료를 가압할 수 있는 가압부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 시료가 상기 가압부에 의해 가압되는 동안 동시에 측정된 상기 열 전도도, 상기 투수계수, 상기 변형률 및 상기 손상도 간의 관계를 획득하는, 방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 시료를 가열할 수 있는 가열부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 시료가 상기 가열부에 의해 가열되는 동안 동시에 측정된 상기 열 전도도, 상기 투수계수, 상기 변형률 및 상기 손상도 간의 관계를 획득하는, 방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 소정 시점은 상기 시료가 파단되는 시점이며, 상기 제어부는, 상기 시료가 파단되는 시점에서의 상기 열 전도도, 상기 투수계수, 상기 변형률 및 상기 손상도 간의 관계를 획득하는, 방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제4 측정 모듈은 하나 이상의 AE 센서를 포함하는, 방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 장치가 제공될 수 있다.
또한, 시료의 열 전도도를 측정하는 열 전도도 측정 단계; 상기 시료의 투수계수를 측정하는 투수계수 측정 단계; 상기 시료의 변형률을 측정하는 변형률 측정 단계; 상기 시료의 손상도를 측정하는 손상도 측정 단계; 및 상기 열 전도도, 상기 투수계수, 상기 변형률 및 상기 손상도 간의 관계를 소정 시간 동안 연속적으로 획득하는 관계 획득 단계를 포함하는, 방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 열 전도도 측정 단계, 상기 투수계수 측정 단계, 상기 변형률 측정 단계 및 상기 손상도 측정 단계는 동시에 수행되고, 상기 관계 획득 단계는, 동시에 획득된 상기 열 전도도, 상기 투수계수, 상기 변형률 및 상기 손상도에 기초하여 상기 소정 시간 내의 특정 시점에서상기 열 전도도, 상기 투수계수, 상기 변형률 및 상기 손상도 간의 관계를 획득하는, 방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 시료를 가압하는 가압 단계를 더 포함하고, 상기 관계 획득 단계에서는, 상기 가압 단계가 수행되는 동안 동시에 측정된 상기 열 전도도, 상기 투수계수, 상기 변형률 및 상기 손상도 간의 관계를 획득하는, 방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 시료를 가열하는 가열 단계를 더 포함하고, 상기 관계 획득 단계에서는, 상기 가열 단계가 수행되는 동안 동시에 측정된 상기 열 전도도, 상기 투수계수, 상기 변형률 및 상기 손상도 간의 관계를 획득하는, 방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 처분장의 지반이 가지는 복수 개의 물성을 함께 측정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 동시에 측정된 복수 개의 물성으로부터 복수 개의 물성 간의 상관관계를 파악할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 장치의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
이하에서는 본 발명의 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
아울러 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '부착', '전달' 된다고 언급된 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 부착, 전달될 수도 있지만 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
한편 본 명세서의, 제1 방향은 도 1의 가로 방향일 수 있다. 또한, 제2 방향은 도 1의 상하 방향일 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 장치(1)의 구체적인 구성에 대하여 설명한다.
이하, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 장치(1)는 시료가 가지는 복수 개의 물성을 측정하고, 복수 개의 물성 간의 관계를 분석하기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 시료(2)는 심지층 고준위 폐기물 처분장으로부터 얻어진 암석일 수 있으며, 방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 장치(1)는 심지층 고준위 폐기물 처분장의 암석의 물성을 측정할 수 있다. 이처럼, 방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 장치(1)는 심지층 고준위 폐기물 처분장로부터 얻어진 암석과 같은 시료(2)의 복수 개의 물성을 측정하고 분석함으로써, 심지층 고준위 폐기물 처분장의 안정성을 실시간으로 파악할 수 있다. 이러한 방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 장치(1)는 시료(2)의 열 전도도, 투수계수, 변형률 및 손상도를 측정할 수 있으며, 서로 간의 관계를 획득할 수 있다. 방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 장치(1)는 가압부(100), 가열부(200), 측정부(300) 및 제어부(400)를 포함할 수 있다.
가압부(100)는 시료(2)에 하중을 가하도록 구성될 수 있다. 이러한 가압부(100)가 시료(2)에 가하는 하중은 제어부(400)에 의해 제어될 수 있다.
가열부(200)는 시료(2)를 가열하도록 구성될 수 있다. 이러한 가열부(200)가 시료(2)에 가하는 열은 제어부(400)에 의해 제어될 수 있다.
측정부(300)는 시료(2)의 복수 개의 물성을 측정할 수 있다. 여기서, 시료(2)의 복수 개의 물성은 시료(2)의 열 전도도, 투수계수, 변형률 및 손상도를 포함할 수 있으며, 측정부(300)는 시료(2)의 열 전도도, 투수계수, 변형률 및 손상도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 측정부(300)는 동시에 시료(2)의 열 전도도, 투수계수, 변형률 및 손상도 모두를 측정할 수 있다. 또한, 측정부(300)는 시료(2)의 물성을 실시간으로 측정할 수 있다. 다시 말해, 측정부(300)는 시료(2)의 열 전도도, 투수계수, 변형률 및 손상도를 동시에 소정 시간 동안 연속적으로 측정할 수 있다. 이러한 측정부(300)는 가압부(100)에 의해 시료(2)가 가압될 때, 시료(2)의 열 전도도, 투수계수, 변형률 및 손상도를 측정할 수 있다. 또한, 측정부(300)는 가열부(200)에 의해 시료(2)가 가열될 때, 시료(2)의 열 전도도, 투수계수, 변형률 및 손상도를 측정할 수 있다. 이러한 측정부(300)는 제1 측정 모듈(310), 제2 측정 모듈(320), 제3 측정 모듈(330) 및 제4 측정 모듈(340)을 포함할 수 있다.
제1 측정 모듈(310)은 시료(2)의 열 전도도를 측정할 수 있다. 이러한 제1 측정 모듈(310)은 제1 열 센서(311) 및 제2 열 센서(322)를 포함할 수 있다. 제1 열 센서(311)는 시료(2)의 일 지점에 부착될 수 있으며, 제2 열 센서(322)는 시료(2)의 타 지점에 부착될 수 있다. 이러한 제1 열 센서(311)와 제2 열 센서(322)는 각각 시료의 일 지점과 타 지점에서 시료(2)의 온도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 가열부(200)에 의해 시료(2)가 가열되면 제1 측정 모듈(310)은 제1 열 센서(311)와 제2 열 센서(322)를 통하여 시료(2)의 일 지점과 타 지점에서 시료(2)의 온도를 획득할 수 있다. 이러한 제1 측정 모듈(310)에서 획득된 온도는 제어부(400)로 전달될 수 있다.
제2 측정 모듈(320)은 시료(2)의 투수계수를 획득하기 위한 저항을 측정할 수 있다. 이러한 제2 측정 모듈(320)에서 측정된 저항은 제어부(400)에서 투수계수를 획득하기 위해 활용될 수 있다. 따라서, 제2 측정 모듈(320)은 시료(2)의 저항을 측정함으로써 투수계수를 간접적으로 측정할 수 있다. 또한, 제2 측정 모듈(320)은 제1 전극(321) 및 제2 전극(322)를 포함할 수 있다. 이러한 제1 전극(321)은 시료(2)의 일 지점에 부착될 수 있으며, 제2 전극(322)은 시료(2)의 타 지점에 부착될 수 있다. 제1 전극(321)과 제2 전극(322)은 제1 전극(321)과 제2 전극(322) 사이에서 시료(2)에 전류가 흐르도록 구성될 수 있다. 또한, 제2 측정 모듈(320)은 제1 전극(321)과 제2 전극(322) 사이에 흐르는 전류를 통하여 제1 전극(321)과 제2 전극(322) 사이의 시료(2)의 저항을 측정할 수 있다. 이러한 제2 측정 모듈(320)에서 측정된 저항은 제어부(400)로 전달될 수 있다.
제3 측정 모듈(330)은 시료(2)의 변형률을 측정할 수 있다. 이러한 제3 측정 모듈(330)은 제1 게이지(331) 및 제2 게이지(332)를 포함할 수 있다. 제1 게이지(331)는 시료(2)의 일 지점에 부착될 수 있으며, 일 지점에서 시료(2)의 제1 방향으로의 제1 변형률을 측정할 수 있다. 이러한 제1 게이지(331)에서 측정된 제1 변형률은 제어부(400)로 전달될 수 있다. 또한, 제2 게이지(332)는 시료(2)의 타 지점에 부착될 수 있으며, 타 지점에서 시료(2)의 제2 방향으로의 제2 변형률을 측정할 수 있다. 이러한 제2 게이지(332)에서 측정된 제2 변형률은 제어부(400)로 전달될 수 있다. 예를 들어, 제1 게이지(331) 및 제2 게이지(332)는 시료(2)의 변형률을 측정하기 위한 스트레인 게이지(Strain Gauge)일 수 있다. 또한, 제1 게이지(331) 및 제2 게이지(332)는 시료(2)가 가압될 때, 시료(2)의 제1 변형률 및 제2 변형률을 측정할 수 있다.
제4 측정 모듈(340)은 시료(2)의 손상도를 측정할 수 있다. 이러한 제4 측정 모듈(340)은 복수 개로 제공될 수 있으며, 복수 개의 제4 측정 모듈(340)은 시료(2)의 복수 개의 지점에 부착될 수 있다. 또한, 복수 개의 제4 측정 모듈(340)에서 측정된 시료(2)의 손상도는 제어부(400)로 전달될 수 있다. 이러한 제4 측정 모듈(340)은 일 예로, AE 센서(Acoustic Emission Sensor)일 수 있다. 더 자세한 예시로, 제4 측정 모듈(340)은 시료(2)가 파단될 때의 신호를 측정할 수 있으며, 이러한 신호를 제어부(400)로 전달할 수 있다.
제어부(400)는 제1 측정 모듈(310)에서 시료(2)의 일 지점과 타 지점에서 측정된 온도를 통하여 시료(2)의 열전도도를 획득할 수 있다. 이러한 제어부(400)는 측정된 온도, 일 지점과 타 지점 사이의 거리 및 시료(2)의 단면적에 기초하여 열 전도도를 획득할 수 있다. 여기서 열 전도도를 산출하는 방식은 여러 주지의 방법이 사용될 수 있다.
또한, 제어부(400)는 제2 측정 모듈(320)에서 측정된 시료(2)의 저항에 기초하여 시료(2)의 투수계수를 획득할 수 있다. 예를 들어, 제어부(400)는 제2 측정 모듈(320)에서 측정된 시료(2)의 저항을 통하여 시료(2)의 전기비저항을 획득할 수 있다. 또한, 획득된 전기비저항, 시료(2)로 유입된 유체의 유량, 제1 전극(321)이 부착된 위치와 제2 전극(322)이 부착된 위치의 수두차 등을 통하여 시료(2)의 투수계수를 산출할 수 있다. 이처럼, 방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 장치(1)은 시료(2)의 투수계수를 직접적으로 측정하는 것이 아니라, 시료(2)의 저항 측정을 통하여 간접적으로 획득할 수 있다. 이처럼, 제어부(400)는 시료(2)의 투수계수를 시료(2)의 저항을 측정함으로써 간접적으로 획득함으로써, 시료(2)에 물을 투과시켜 투수계수를 직접 측정하는 방법보다 빠르게 투수계수를 측정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 제어부(400)는 제3 측정 모듈(330)에서 측정된 시료(2)의 제1 변형률 및 제2 변형률을 전달받을 수 있다. 이러한 제어부(400)는 제1 변형률에 기초하여 시료(2)의 제1 방향에 대한 제1 응력을 산출할 수 있으며, 제2 변형률에 기초하여 시료(2)의 제2 방향에 대한 제2 응력을 산출할 수 있다. 예를 들어, 제어부(400)는 시료(2)가 가압될 때, 시료(2)의 소정 지점에서 변형률 및 응력 관계를 획득할 수 있다.
한편, 제어부(400)는 복수 개의 물성을 동시에 측정하도록 측정부(300)를 제어할 수 있다. 다시 말해, 제어부(400)는 열 전도도, 투수계수, 변형률 및 손상도를 동시에 측정하도록 측정부(300)를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(400)는 열 전도도, 투수계수, 변형률 및 손상도를 소정 시간 동안 연속적으로 측정하도록 측정부(300)를 제어할 수 있다. 이러한 제어부(400)는 동시에 측정된 열 전도도, 투수계수, 변형률 및 손상도에 기초하여 소정 시간 내의 특정 시점에서 열 전도도, 투수계수, 변형률 및 손상도 서로간의 관계를 획득할 수 있다. 예를 들어, 제어부(400)는 소정 시점에서 투수계수와 손상도 간의 관계를 알 수 있으며, 시료(2)가 파단될 때 투수계수와 손상도 간의 관계를 획득할 수 있다. 따라서, 제어부(400)는 시료(2)가 파단되는 시점에서의 열 전도도, 투수계수, 변형률 및 손상도 값을 알 수 있으며, 파단되는 시점에서 이들 간에 관계를 획득할 수 있다.
또한, 제어부(400)는 시료(2)가 가압되는 동안 동시에 측정된 열 전도도, 투수계수, 변형률 및 손상도 간의 관계를 획득할 수 있다. 예를 들어, 제어부(400)는 시료(2)가 가압되는 동안 변형률이 증가하거나 감소할 때, 투수계수, 열 전도도 및 손상도의 값의 변화를 분석할 수 있다. 또한, 제어부(400)는 시료(2)가 가열되는 동안 동시에 측정된 열 전도도, 투수계수, 변형률 및 손상도 중 간의 관계를 획득할 수 있다. 다른 예시로, 제어부(400)는 시료(2)가 가열되는 동안 열 전도도가 증가하거나 감소할 때, 투수계수, 변형률 및 손상도의 값의 변화를 분석할 수 있다.
이러한 제어부(400)는 마이크로프로세서를 포함하는 연산 장치, 센서 등의 측정장치 및 메모리에 의해 구현될 수 있으며, 그 구현 방식은 당업자에게 자명한 사항이므로 더 이상의 자세한 설명을 생략한다.
이처럼, 본 발명의 일 시시예에 따른 방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 장치(1)은 시료(2)의 복수 개의 물성을 동시에 측정할 수 있는 효과가 있다. 다시 말해, 방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 장치(1)은 시료(2)가 가압되거나, 가열될 때 시료(2)의 열 전도도, 투수계수, 변형률 및 손상도를 실시간으로 동시에 측정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 장치(1)은 동시에 측정된 열 전도도, 투수계수, 변형률 및 손상도 사이의 관계를 획득할 수 있는 효과가 있다. 이처럼, 획득된 열 전도도, 투수계수, 변형률 및 손상도 사이의 관계를 통하여, 시료(2)의 안정성을 다양한 관점에서 파악할 수 있는 효과가 있으며, 처분장의 장기적인 안정성을 예측할 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 장치(1)을 이용한 방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 방법(S10)에 대하여 설명한다.
방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 방법(S10)은 가압 단계(S100), 가열 단계(S200), 측정 단계(S300) 및 관계 획득 단계(S400)를 포함할 수 있다.
가압 단계(S100)에서는 시료(2)에 소정의 압력을 가할 수 있다. 다시 말해, 가압 단계(S100)에서는 가압부(100)를 통하여 시료(2)를 가압할 수 있다.
가열 단계(S200)에서는 시료(2)에 소정의 열을 가할 수 있다. 다시 말해, 가열 단계(S200)에서는 가열부(200)를 통하여 시료(2)를 가열할 수 있다.
측정 단계(S300)에서는 시료(2)의 열 전도도, 투수계수, 변형률 및 손상도를 측정할 수 있다. 이러한 측정 단계(S300)는 열 전도도 측정 단계(S310), 투수계수 측정 단계(S320), 변형률 측정 단계(S330) 및 손상도 측정 단계(S340)를 포함할 수 있다.
열 전도도 측정 단계(S310)에서는 제1 측정 모듈(310)을 이용하여 시료(2)의 열 전도도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 열 전도도 측정 단계(S310)에서는 시료(2)의 두 지점 사이의 온도를 측정하여 시료(2)의 열 전도도를 측정할 수 있다.
투수계수 측정 단계(S320)에서는 제2 측정 모듈(320)을 이용하여 시료(2)의 투수계수를 측정할 수 있다. 예를 들어, 투수계수 측정 단계(S320)에서는 시료(2)의 두 지점 사이의 저항을 측정함으로써, 간접적으로 시료(2)의 투수계수를 획득할 수 있다.
변형률 측정 단계(S330)에서는 제3 측정 모듈(330)을 이용하여 시료(2)의 변형률을 측정할 수 있다. 예를 들어, 변형률 측정 단계(S330)에서는 시료(2)의 제1 방향에 대한 제1 변형률 및 제2 방향에 대한 제2 변형률을 측정할 수 있다.
손상도 측정 단계(S340)에서는 제4 측정 모듈(340)을 이용하여 시료(2)의 손상도를 측정할 수 있다. 또한, 손상도 측정 단계(S340)에서는 시료(2)의 복수 개의 지점에 대하여 동시에 손상도를 측정할 수 있다.
한편, 열 전도도 측정 단계(S310), 투수계수 측정 단계(S320), 변형률 측정 단계(S330) 및 손상도 측정 단계(S340)는 동시에 수행될 수 있다.
관계 획득 단계(S400)에서는 측정 단계(S300)에서 측정된 열 전도도, 투수계수, 변형률 및 손상도 간의 관계를 획득할 수 있다. 또한, 관계 획득 단계(S400)는 동시에 획득된 열 전도도, 투수계수, 변형률 및 손상도에 기초하여 소정 시점에서 열 전도도, 투수계수, 변형률 및 손상도 간의 관계를 획득할 수 있다. 이러한 관계 획득 단계(S400)에서는 가압 단계(S100)가 수행되는 동안 동시에 측정된 열 전도도, 투수계수, 변형률 및 손상도 간의 관계를 획득할 수 있다. 또한, 관계 획득 단계(S400)에서는 가열 단계(S200)가 수행되는 동안 동시에 측정된 열 전도도, 투수계수, 변형률 및 손상도 간의 관계를 획득할 수 있다.
이상 본 발명의 실시예들을 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.
1: 방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 장치
2: 시료
100: 가압부 200: 가열부
300: 측정부 310: 제1 측정 모듈
311: 제1 열 센서 312: 제2 열 센서
320: 제2 측정 모듈 321: 제1 전극
322: 제2 전극 330: 제3 측정 모듈
331: 제1 게이지 332: 제2 게이지
340: 제4 측정 모듈 400: 제어부

Claims (10)

  1. 시료의 물성을 측정할 수 있는 측정부;
    상기 시료를 가압할 수 있는 가압부; 및
    상기 물성을 측정하도록 상기 측정부를 제어할 수 있는 제어부를 포함하고,
    상기 측정부는,
    상기 시료의 열 전도도를 측정할 수 있는 제1 측정 모듈;
    상기 시료의 저항을 측정하기 위한 제1 전극 및 제2 전극을 포함하며, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에서 측정된 상기 시료의 저항에 기초하여 상기 시료의 투수계수를 획득할 수 있는 제2 측정 모듈;
    상기 시료의 변형률을 측정하기 위하여 상기 시료에 부착될 수 있는 제1 게이지 및 제2 게이지를 포함하는 제3 측정 모듈; 및
    상기 시료의 손상도를 측정할 수 있는 제4 측정 모듈을 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 측정부로부터 측정된 상기 열 전도도, 상기 투수계수, 상기 변형률 및 상기 손상도 간의 관계를 소정 시간 동안 연속적으로 획득할 수 있으며,
    상기 제어부는,
    상기 시료가 상기 가압부에 의해 가압되는 동안 상기 열 전도도, 상기 투수계수, 상기 변형률 및 상기 손상도를 동시에 측정하도록 상기 가압부 및 상기 측정부를 제어하고, 상기 시료가 가압되는 동안 동시에 측정된 상기 열 전도도, 상기 투수계수, 상기 변형률 및 상기 손상도에 기초하여 상기 시료가 파단되는 시점의 상기 열 전도도, 상기 투수계수, 상기 변형률 및 상기 손상도 간의 관계를 획득하는,
    방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 시료를 가열할 수 있는 가열부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 시료가 상기 가열부에 의해 가열되는 동안 동시에 측정된 상기 열 전도도, 상기 투수계수, 상기 변형률 및 상기 손상도 간의 관계를 획득하는,
    방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 장치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제4 측정 모듈은 하나 이상의 AE 센서를 포함하는,
    방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 장치.
  7. 시료의 열 전도도를 측정하는 열 전도도 측정 단계;
    제1 전극 및 제2 전극에서 측정된 상기 시료의 저항에 기초하여 상기 시료의 투수계수를 측정하는 투수계수 측정 단계;
    제1 게이지 및 제2 게이지를 통하여 상기 시료의 변형률을 측정하는 변형률 측정 단계;
    상기 시료의 손상도를 측정하는 손상도 측정 단계;
    상기 시료를 가압하는 가압 단계; 및
    상기 열 전도도, 상기 투수계수, 상기 변형률 및 상기 손상도 간의 관계를 소정 시간 동안 연속적으로 획득하는 관계 획득 단계를 포함하고,
    상기 열 전도도 측정 단계, 상기 투수계수 측정 단계, 상기 변형률 측정 단계 및 상기 손상도 측정 단계는 상기 시료가 가압부에 의해 가압되는 동안 동시에 수행되고,
    상기 관계 획득 단계는,
    상기 시료가 상기 가압부에 의해 가압되는 동안 동시에 획득된 상기 열 전도도, 상기 투수계수, 상기 변형률 및 상기 손상도에 기초하여 상기 시료가 파단되는 시점의 상기 열 전도도, 상기 투수계수, 상기 변형률 및 상기 손상도 간의 관계를 획득하는,
    방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 시료를 가열하는 가열 단계를 더 포함하고,
    상기 관계 획득 단계에서는, 상기 가열 단계가 수행되는 동안 동시에 측정된 상기 열 전도도, 상기 투수계수, 상기 변형률 및 상기 손상도 간의 관계를 획득하는,
    방사성 폐기물 처분장용 시료의 물성 측정 방법.
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