KR20180044230A - 방사능 물질 저장을 위한 폐기물 저장소 및 그 건설 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 암석 형성물 내에 방사능 물질을 저장하기 위한 저장소(1)에 관한 것으로, 적어도 두 개의 서로 이격된 캐비티 시스템(4, 6)이 제공되고, 상기 제1 캐비티 시스템(4)은 컨테이너(20)들 내의 방사능 물질을 위한 저장소 챔버(10)를 형성하고, 상기 제2 캐비티 시스템(6)은 접근 시스템(12)을 형성하고, 상기 암석 형성물은, 상기 제1 및 제2 캐비티 시스템(4, 6)이, 연결 통로(14)들을 통해 복수의 전이 지점에서 서로 연결된, 산 덩이(mountainous mass, 2)이고, 상기 제1 캐비티(4)는 저장소 챔버(10)를 형성하고, 상기 저장소 챔버(10) 내에는, 상기 컨테이너(20)들이 독립적으로 서 있고, 상기 저장소 챔버(10)의 용량이 채워진 상태에서도 상기 컨테이너(20)들의 접근 및 제거가 가능하고, 상기 제2 캐비티 시스템(6)은, 접근 시스템(12)을 형성하고, 상기 접근 시스템(12)은, 영구적인 접근을 가능케 하고, 상기 제1 캐비티 시스템(4)의 서로 다른 위치들에서 상기 저장소 챔버(10)에 접근하기 위한 방사능-없는 영역을 형성하도록 상기 저장소 챔버로부터 거리를 두고 배치된다.
Description
본 발명은 방사능 물질 및 열 발생 물질을 간출암(dry rock) 내에 저장하기 위한 폐기물 저장소에 관한 것으로, 상기 폐기물 저장소는, 간출암 물질로 둘러싸이고 방사능 물질을 위한 저장소 공간을 형성하는 적어도 하나의 캐비티(cavity)를 포함하고, 본 발명은 또한, 방사능 물질의 저장을 위한 폐기물 저장소를 생성하는 방법, 및 폐기물 저장소로서의 산 덩이(mountainous mass)의 활용에 관한 것이다.
사용한 연료봉들은, 초기에는 여전히 활동성이 매우 높기 때문에, 먼저 냉각 풀에서 냉각시킨 후, 최종 폐기물 저장소 현장에 보내기 전에, 방사능 물질의 저장 및 운송에 적합한 컨테이너들에 몇십 년간 중간 저장해야 한다. 중앙 중간 저장소들은 아하우스(Ahaus)와 고를레벤(Gorleben)에 위치하는데, 각각 420개의 대량 컨테이너들을 수용할 수 있다.
가령 독일의 경우, 중간 저장 컨테이너들은 최대 40년간 중간 저장소에 머물 수 있도록 허용하고 있다. 늦어도 이 40년이 되면, 최종 폐기물 저장소로 운송해야 한다.
연료봉들이 재처리 공장에서 재처리되는 경우, 유리화되는 과정에서 고방사능 핵분열 생성물이 생성된다. 특수 설계된 유리화 폐기물 블록 컨테이너들은 50 cm의 두꺼운 스테인리스 강 벽들로 이루어질 뿐만 아니라, 최종 저장소로 옮길 수 있는 정도로 온도가 떨어질 때까지 몇십 년간 중간 저장소에서 부식시켜야 한다.
매년 30개국 440개 원자력 발전소에서 12,000 톤의 고방사능 폐기물이 발생된다. 2012년말 전세계 HLW(high level waste-고준위 방사능 폐기물) 누적액은 320,000 톤을 기록했다.
HLW의 최종 처리는 깊은 지질학적 형성물 내에서 이루어져야 한다는 것이 전문가들의 공통된 의견이다. 방사능의 영구적 차단은, 몇몇 장벽의 존재에 의해 보장되어야 한다. 첫 번째 장벽은, 기술적 특성을 가지며, 가령, 유리화 폐기물 블록 컨테이너들 안에 HLW을 넣고 에워싸는 것, 및/또는 철, 스테인리스 강 또는 구리로 이루어진 방사능-차단 컨테이너들 안에 HLW을 넣고 포장하는 것으로 이루어진다. 이러한 컨테이너들은, 핵 방사능 차단 효과가 워낙 뛰어나기 때문에, 근처에 사람이 서 있어도 위험하거나 손상이 없다. 오랜 저장 후에는, 지질학적 장벽들을 사용해야 한다. 왜냐하면, 전문가들에 따르면, 현재 알려진 개념으로는, 기술적 장벽들은 일정한 시간이 지나면 부식으로 인해 더 이상 효과가 없기 때문이다. 지질학적 장벽들이 효과를 거두기 위해서는, 현재 알려진 모든 알려진 개념에 따르면, 최종 저장소 안으로 물이 전혀 침투하지 않아야 한다는 것이 절대적인 전제 조건이다. 물이 있으면, 저장소의 주변 자연 환경이 방사능에 오염되는 결과를 초래한다.
HLW에 의해 배출된 방사능이 가스 생성을 수반한다는 점을 배제해서는 안 된다. 이러한 가스 생성이 밀폐된 컨테이너 안에서 처리된 폐기물에 장기적으로 미치는 영향은 아직까지는 완전히 밝혀지지 않았다.
핵 폐기물 처리에 적합한 주변 물질로 전세계적으로 인정하는 것으로는, 화강암, 찰흙, 소금 (소금 줄기), 오팔석(Opalinuston)과 응회암(tuff) 등 5가지 밖에 없는 등 선택의 폭이 좁다. 독일의 고를레벤(Gorleben)에서만 유용한 물질로 여전히 간주되는 소금 줄기가 존재한다. 소금은 수용성이고, 1,000,000년의 기간 후에는 소금 줄기로의 물의 침투 가능성을 배제할 수 없기 때문에, 소금 줄기가 핵 폐기물의 최종 처리에 있어서 적합한 장벽 기능을 갖고 있는지에 대해서는 확실히 기대할 수 없다. 핵 폐기물의 최종 저장소에 요구되는 정 특성(static properties)은, 소금 줄기의 경우, 장기간 보장되지 않는다.
찰흙은 가단성 물질이며, 정적 안정성(static stability)이 너무 낮다. 1,000,000년의 기간에 걸쳐 발생할 수 있는 찰흙 형성물 내 공간적 변화에 대해서는 확실한 예측을 하는 것이 불가능하다. 처리된 핵 폐기물 배럴들을 차후에 회수하는 것은 실질적으로 불가능하다. 고방사능의 열 발생 핵 폐기물을 통한 온도 상승으로 인한 찰흙의 건조와 균열은, 찰흙의 정 특성과 핵 방사능 차단 기능을 크게 떨어뜨린다. 따라서, 찰흙 형성물은, 고방사능의 열 발생 핵 폐기물을 최종 처리하는데 사용될 수 없다.
"Departementsserie 2008:73" (ISBN 978-91-38-23062-6) 발간물을 통해 알려진 바와 같이, 화강암 암석은 스웨덴과 핀란드에서 저방사능 및 중간방사능 핵 폐기물의 지하 저장을 위한 저장소로 사용된다. 이러한 저장소들은 지구 표면에서 최대 100m 아래에 위치한다.
스웨덴과 핀란드에서는, 고방사능의 장기 방사성 핵 폐기물에 대한 최종 저장소들을 400 내지 700m 깊이에 설치할 것을 계획했다. 이들 저장소들은 물 침투에 대한 차단이 충분치 못하다.
스위스에서는, 오팔석(Opalinston)의 물 함량이 6.6%이고 다공성도 18.3 Vol% 임에도 불구하고, 고방사능 핵 폐기물을 깊은 곳에서 처리하는데 있어 오팔석을 선호한다.
응회암은, 미국에서 고방사능 핵 폐기물의 최종 처리에 유용한 것으로 간주되고 있다. 응회암은 화강암에 비해 상대적으로 가볍고, 부드럽고, 다공성이다.
종단-저장소(end-repository)와 관련 있는 손상 범주로는, 정적 안정성(static safety), 물의 침투 및 컨테이너의 손상 등 3가지가 있다.
전 세계에 걸쳐 계획된 모든 고방사능 핵 폐기물을 위한 저장소들은, 지구 표면 아래, 지하수 아래 그리고 해수면 아래에 위치한다. 여기에 접근하는 것은, 하나 또는 두 개의 하향 경사 접근 경로(관이나 활로)를 통해 이루어진다. 고방사능 핵 폐기물은, 일단 한번 처리되면 일반적으로는 다시 회수하려고 하지 않으며, 만약 회수하려고 한다 해도, 어려운 기술과 상당한 비용을 들여야만 가능할 것이다.
3,000m의 깊이에서 처리하게 되면, 생물권으로부터의 차단이 더 잘 이루어지겠지만, 장기적인 관찰과 회수 가능성이 사실상 불가능하다.
현재 전 세계 어디에도 가동 중인 고방사능의 열 발생 핵 폐기물용 종단-저장소는 없다.
따라서, 본 발명의 목적은, 방사능 폐기물의 감독 및 회수를 언제나 보장하는 안전하고 장기적이고 실행 가능한, 고방사능의 열 발생 핵 폐기물을 위한 종단-저장소를 제공하고, 상기 종단-저장소의 구성 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구항 1, 13 및 18에 기재된 특징들에 의해 달성된다.
본 발명은 유리하게는, 암석 형성물이 산 덩이(mountainous mass)를 갖도록 하는 것으로, 여기서 암석 형성물의 제1 및 제2 캐비티 시스템들은, 다양한 전이 지점(transition points)에서 연결 통로들을 통해 서로 연결되고, 제1 캐비티 시스템은 저장 챔버(repository chamber)를 형성하는데, 여기서 저장 챔버 내부의 컨테이너들은 독립적으로 서있고(free-standing), 저장 챔버가 완전히 찬 상태여도 컨테이너들에 대한 접근 및 제거가 가능하며, 제2 캐비티 시스템은 접근 시스템을 형성하는데, 여기서 접근 시스템은, 영구적인 접근을 가능케 하며, 제1 캐비티 시스템의 서로 다른 위치에서 저장 챔버에 접근하기 위한, 방사능-없는 영역을 형성하도록, 저장 챔버로부터 거리를 두고 배치된다.
적어도 두 개의 기술적으로 그리고 기능적으로 독립된 캐비티 시스템이, 상기 산 덩이 내에 캐비티로서 제공되는데, 이들은 다양한 전이 지점들에서 연결 통로들을 통해 서로 공간적으로 연결되고, 제1 캐비티 시스템은 종단-저장소를 형성하고, 제2 캐비티 시스템은 접근 시스템을 형성하는데, 여기서 접근 시스템은, 제1 캐비티 시스템 내의 서로 다른 위치들에서 제1 캐비티와는 독립된 종단-저장소에 접근하기 위한 방사능-없는 영역을 형성하도록, 상기 종단-저장소로부터 거리를 두고 배치된다.
여기서, 산 덩이는, 자연적인 산 덩이인 것이 바람직하다는 것으로 이해된다. 그러나, 본 제안 발명의 정신에 있어서, 이러한 산 덩이가, 가령 화강암 블록 또는 화강암 블록이나 화강암 돌 및 내구성 콘크리트의 혼합물로 이루어진 인공 구성인 것도 고려해 볼 수 있다. 이러한 유형의 구성은, 적합한 암석 형성물이 존재하지 않을 때 필요할 수 있다.
또한, 본 발명이 비록 무한정의 기간 동안 방사능 물질을 자족적으로(self-contained) 저장하는데 적합한 최종 저장소에 관한 것이지만, 중간 저장 설비로서도 더욱더 적합하고, 저방사능 물질에도 적합하다.
본 제안된 해결 방안은, 고방사능의 열 발생 핵 폐기물의 말단 저장에 있어 아래와 같은 이점을 갖는다.
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무한정의 기간 동안 방사능 방사 차단
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(방사능 방사에 대한 첫 번째 기술적 차단으로서) HLW 컨테이너들을 지속적으로 보존, 및 이에 따른 시간적으로 무한정한 방사능 차단
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말단 저장 할당을 받은 어떤 개별 HLW 컨테이너에서라도 가령 24 시간 이내 등 미래 어느 때라도 회수 가능
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가령 변성(transmutation)에 의해 미래 어느 때라도 HLW 재처리 가능
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HLW 컨테이너들의 개방 저장 및 무한정의 기간 동안 각각의 개별 말단 저장된 컨테이너의 무결성, 방사능성, 온도 및 습도를 관찰할 수 있음.
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무한정의 기간 동안 모든 공간 구조들의 정적 안정성 보장
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저장소를 둘러싸고 있는, 하나의 종류로 된 화강암을 지진으로부터 보호. 화강암의 물리적 속성 때문에, 캐비티 시스템의 붕괴가 배제됨
- 저장소가 모든 가능한 수면보다 높아짐으로 인한, 물, 특히 지하수, 해수, 내륙호, 범람한 강이나 쓰나미로 인한 물로 최종 저장소가 범람할 가능성을 물리적으로 방지
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지하수면 및 해수면 및 주변 강들의 최대 홍수 측정치보다 높은 거리에 있는 최종 저장소에 컨테이너들을 저장
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HLW를 위한 최종 저장소 공간 확대가 시간적으로 무한정 가능.
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HLW를 위한 최종 저장소에 대한 안전한 접근 및 출입이 무한정의 기간 동안 가능.
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안전하고 기술적으로 그리고 기능적으로 독립적인 접근 시스템을 통해 최종 저장소의 내부 공간으로 어느 때나 안전하게 접근 가능.
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기술적 지원 및/또는 인간에 의한 제어나 전자적 제어 또는 감시 활동 없이, 최종 저장소가 완전히 채워진 후 수동형 기능을 영구적으로, 즉 시간적으로 무한정으로 지속.
두 캐비티 시스템 모두, 서로에 대해 실질적으로 평행하게 그리고 대체로 상향 경사도를 가지고 연장 형성됨과 동시에 암석-형성물 내에 설치되는 것이 바람직하다.
이러한 평행 배치 때문에, 저장소 내 어느 위치로도 언제나 접근 가능하다. 캐비티 시스템의 상향 경사는, 물이 수집되는 것을 확실히 방지하고, 나아가, 수동형이지만 불가피한 공기의 유입 및 유출을 가능케 한다. 가령, 약 5%의 저장 챔버 지표면의 상향 경사도로 인해, 중력의 영향으로, 빗물 또는 기타 관입수의 자동 배출이 가능하다. 또한, 대체로 상승 방향을 갖는 캐비티 시스템들의 터널들에 의해, 저장 챔버 및/또는 접근 시스템에 대한 각각의 수동형 공기 유입 및 공기 유출 시스템이 형성된다. 상향 방향으로의 공기 유동과 함께, 하부 출입 개구부를 통한 신선한 공기의 수동형 공급에 의해, 저장 챔버 내 HLW의 영구적인 수동 열 소멸로 인한 수동형 공기 유입 및 공기 유출이 달성된다. 제1 및/또는 제2 캐비티 시스템 내 수동형 공기 유입 및 공기 유출의 효과는, 하부 출입 개구부와 상부 출구 개구부 간의 압력차와 각각의 굴뚝 효과에 의해 더해진다. 결국, 채워진 저장소는, 인간의 지원 또는 기계적인 지원 없이도 완전한 기능을 제공한다. 특히, 기계나 전자 제어 시스템의 작동 준비가 요구되지 않는다.
제1 및/또는 제2 캐비티 시스템은 각각, 하부 출입 개구부를 포함할 수 있다. 제1 및/또는 제2 캐비티 시스템은 관통형 채널 또는 터널로서 각각 설계된다.
출입 개구부는, 제1 및 제2 캐비티 시스템을 각각 출입하는데 사용될 수 있다. 또한 출입 개구부는, 주변 대기로부터 제1 또는 제2 캐비티 시스템으로 공기를 공급함과 동시에, 제1 또는 제2 캐비티 시스템 안으로 침투하는 물을 배출하는 역할을 할 수 있다. 출입 개구부는, 가령 격자로 막을 수 있으며, 이때 격자 구조의 수동형 개구부들은 가변적으로 형성함으로써, 통과하는 공기 유동의 제어가 가능하도록 할 수 있다.
바람직한 일 실시 예에 따르면, 각각의 제1 및 제2 캐비티 시스템은, 주변 대기로 이어지는 별도의 출구 개구부를 상단부에 포함한다.
이러한 별도의 출구 개구부를 통해, 배기 공기가 각각의 제1 및/또는 제2 캐비티 시스템으로부터 주변 대기로 배출될 수 있다. 출구 개구부는, 조절 가능한 통로 단면을 갖는 격자를 포함함으로써, 제1 및/또는 제2 캐비티 시스템으로부터의 배기 공기 유동이 제어 가능하도록 한다.
연결 샤프트들은 일직선으로 형성되지 않으며, 제1 캐비티 시스템에 대해 실질적으로 평행하거나, 하향 경사 방향을 갖는다. 바람직하게는, 연결 샤프트들은 곡선 형태를 갖는다. 연결 샤프트의 이러한 형태는, 컨테이너 내에 누출이 발생할 경우, 제2 캐비티 시스템으로 방사능 오염이 발생하는 것을 방지한다. 바람직하게는, 연결 통로들 내에, 가령 문이나 수문 등의 폐쇄 수단을 제공함으로써, 폐쇄된 상태에서는 제1 및 제2 캐비티 시스템 간의 유체 교환을 방지하고, 개방된 상태에서는 제1 및 제2 캐비티 시스템 간의 유체 교환을 허용하는 역할을 할 수 있다.
암석 형성물은, 바람직하게는 결정성 암석, 가령 한 가지 종류의 화강암으로 이루어진 암석일 수 있다.
상기 화강암은, 한 가지 종류 이루어진 균질 구조 때문에, 다른 모든 자연 물질에 비해, 높은 질량, 높은 경도 및 휨인장응력을 갖는데, 이는 HLW 저장소에 특히 적합한 요건들이다. 화강암은 최대 800°C의 온도를 견딜 수 있고, 수용성이고, 염 방부성(salt-resistant)이 있고, 마모에 대한 저항이 높으며, 많은 화강암 형성물들은 영구적인 내수성을 갖는다.
저장소 공간의 역할을 하는, 적어도 제1 캐비티 시스템은, 과잉 열의 소실을 보장하는 수동형 환기 시스템을 포함한다. 바람직하게는, 최종 저장소 및 확실한 접근을 위한 두 캐비티 시스템들은 모두, 열 소실, 및 능동형 환기 시스템의 도움 없이도 신선한 공기의 지속적인 공급을 보장할 수동형 공기 유입 및 공기 유출 시스템을 포함한다.
제2 캐비티 시스템은, 제1 캐비티 시스템으로부터 적어도 10미터, 바람직하게는 12미터의 거리를 두고 배치된다. 이렇듯 최소한의 거리로도, 제2 캐비티 시스템 내 방사능 차단이 보장된다.
제2 캐비티 시스템은, 제1 캐비티 시스템에 대해 평행 연장되거나, 제1 캐비티 시스템의 수직 배치에 대해 평행 연장될 수 있다. 제2 캐비티 시스템은, 제1 캐비티 시스템에 평행하게 형성되는 것이 바람직하며, 제2 캐비티 시스템의 베이스는, 수직 방향에서 봤을 때, 제1 캐비티 시스템과 동일한 높이를 갖거나, 그 상부에 수직으로 배치되어야 한다.
바람직한 일 실시 예에 따르면, 상기 두 캐비티 시스템에는, 바람직하게는 암석 형성물을 곡선 궤도로 통과하고 바깥으로 하향 경사를 가지고 연장 형상되는 환기 유출 채널들이 기설정된 간격을 두고 포함될 수 있다. 이러한 환기 채널들은, 불가피하게 저장소 내에서 수동형 환기 시스템의 기능을 맡는다. 특수 설계된 하향 경사 및 곡선형 환기 채널로 인해, 물이 전혀 침투하지 못하고 방사능 또한 외부로 유출되지 않는다.
특히 바람직한 일 실시 예에 따르면, 캐비티 시스템들은, 바람직하게는 이중 또는 다중 헬릭스(helix)와 같이 배치되는, 나선형 터널 시스템으로서 제공된다. 터널 시스템은, 대체로 단면이 변하는 구조로 형성될 수 있고, 나선형 부분에서는 다각형 형태를 가질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 특히 제1 캐비티 시스템은, 서로 평행하게 연장 형성되는 복수의 터널 시스템을 포함할 수 있는데, 이때 상기 복수의 터널 시스템들은 제2 캐비티 시스템을 통해 접근 가능하나, 바람직하게는 하나의 터널 시스템으로부터 접근 가능하다.
제2 캐비티 시스템은, 바람직하게는, 내부를 형성하도록 공간 활용이 잘 된 접근 시스템으로서 배치될 수 있다.
적어도 제1 캐비티 시스템, 그리고 필요한 경우, 연결 통로들의 너비는, 방사능 물질이 포함된 컨테이너들, 특히 핵 폐기물 컨테이너들이, 캐비티 시스템의 어느 위치로든 운반이 가능하고, 저장소가 채워진 경우에도 접근이 가능할 뿐만 아니라, 추후 그곳으로부터 제거도 가능하도록 형성되어야 한다.
방사능 물질을 포함하는 컨테이너들은, 제1 캐비티 시스템 내에서 바닥 영역으로부터 간격을 두고 저장되도록 설계된다. 이는, 컨테이너들이 물과 접촉하는 것을 방지한다.
제1 캐비티 시스템은 또한, 저장소 공간을 확장하기 위한 분기 터널들을 포함한다. 단, 이때, 컨테이너들의 접근성, 배수 기능, 공기 유입과 유출, 및 컨테이너들의 회수 가능성을 보장하는 기본 전제조건들이 유지되어야 한다.
적어도 제1 캐비티 시스템은, 온도, 방사 및 시각적인 감시를 위한 제어 시스템들을 구비할 수 있다.
제1 캐비티 시스템에는, 무인 운송 시스템이 마련될 수 있다.
환기 채널들은, 환기량의 제어 또는 조절이 가능하도록, 유동 단면이 조절 가능하게 형성될 수 있다.
본 발명의 방법에 따르면, 암석 형성물로서 산 덩이가 사용되는데, 여기서 제1 및 제2 캐비티 시스템은, 상기 산 덩이의 암석 형성물 내에 터널 형태로 구성되고, 복수의 전이 지점에서 연결 통로들을 통해 서로 연결된다. 제1 캐비티 시스템은, 종단-저장소로서 사용되는데, 여기서 종단-저장소는, 독립적으로 서있고(free-standing) 상기 종단-저장 챔버가 완전히 찬 상태여도 접근 및 제거가 가능한 컨테이너들을 위한 것이다. 제2 캐비티 시스템은, 적어도 하나의 제1 캐비티 시스템의 서로 다른 위치들로의 접근을 위한, 영구적으로 방사능이 없는(radiation-free) 영역을 형성하도록, 제1 캐비티 시스템으로부터 거리를 두고 형성된다.
캐비티는, 캐비티 복합물(cavity complex)의 형태로 형성되는데, 여기서 공간적으로 서로 연결된, 적어도 두 개의 기술적으로 그리고 기능적으로 독립된 캐비티 시스템이, 굴진기를 사용해 형성된다. 제1 캐비티 시스템은 최종 저장소로 사용되고, 제2 캐비티 시스템은 제1 캐비티 시스템의 서로 다른 지점들에 접근하기 위한 접근 시스템 역할을 하고, 여기서 접근 시스템은 제1 캐비티 시스템과는 독립되어 있고, 제2 캐비티 시스템은, 영구적으로 방사능이 없는 영역(radiation-free zone)을 형성하도록, 제1 캐비티 시스템으로부터 거리를 두고 형성된다.
바람직하게는, 이러한 캐비티들은 굴진기를 사용해 형성될 수 있는데, 여기서 캐비티 시스템은 특정한 터널 단면으로 제한되지 않으며, 터널 단면에 비해 더 큰 챔버(chamber)나 분기-터널(branch-tunnel) 및 우회로 또한 포함할 수 있다.
두 캐비티 시스템 모두, 산 덩이 내에서 서로 평행하고 기본적으로 상향 경사를 갖도록 절단 형성될 수 있다.
연결 샤프트들은 일직선으로 형성되지 않으며, 제1 캐비티 시스템에 대해 대체로 수평하거나 경사를 갖도록 형성된다.
독립적으로 서있는 컨테이너들에 의한 열 방출, 그리고 신선한 공기의 공급으로 인해, 제1 캐비티 시스템은 대류에 의해 영구적으로 열을 소멸시킬 수 있다.
하부 출입 개구부와 상부 출구 개구부 간의 압력 차이 때문에, 제2 캐비티 시스템에서는, 영구적인 공기 유동이 발생할 수 있다.
연결 통로들은, 직선 방향으로 형성되지 않고, 제1 캐비티 시스템에 대해 실질적으로 수평으로 또는 경사를 두고 연장 형성된다.
제1 캐비티 시스템에 있어서, 바람직하게는, 바깥을 향해 하향 경사를 갖는 곡선형 환기 채널들이, 기설정된 간격을 두고, 가령, 각 바닥마다 또는 360°마다 형성된다.
본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따르면, 캐비티 시스템들은 나선형으로 형성되고, 바람직하게는 이중-헬릭스(helix) 형태로 형성된다.
최종 저장소로서의 캐비티 시스템은, HLW의 말단 저장에 적합한 일련의 연속적인 캐비티들로 이해해야 한다. 이러한 캐비티들은, 컨테이너 최대 용량에 도달한 후에도 운송 수단들이 조작 가능하고, 저장된 컨테이너를 비롯한 모든 컨테이너가 언제 어느때라도 무한정의 기간 동안 접근 가능한 크기로 형성되어야 한다.
HLW을 위한 최종 저장소로 산 덩이를 사용함과 동시에 이러한 산 덩이 내 상승된 위치에 최종 저장소를 배치하는 것, 저장소의 기하학적 형태, 가령, 이중 헬릭스 형태, 기술적으로 그리고 기능적으로 독립되고 보장된 접근 시스템 및 그로 인한 탈출 경로, 및 독립적으로 서있는 HLW-컨테이너들을 구비한, 영구적으로 모니터가 가능한, 그리고 이에 따라 안전한 유지가 가능한 나선형의 완전한 최종 저장소는, 특정한 이점들, 즉, 수동형 공기 유입 및 유출, 배수 기능 및 컨테이너들의 물리적인 회수 가능성을 무한정의 기간 동안 제공한다.
캐비티 시스템들의 환기는, 환기 채널들의 단면을 줄임으로써 조절 가능하다.
이하, 본 발명의 예시적 실시 예를 더욱더 상세히 설명한다.
도 1은 산 덩이 내에 형성된 최종 저장소의 제1 예시적 실시 예에 대한 개략적인 측면도이다.
도 2는 제1 예시적 실시 예에 따른 최종 저장소의 단면도이다.
도 3a, 3b, 3c는 제1 예시적 실시 예에 따른 캐비티 시스템들에 대한 단면도이다.
도 4는 제2 예시적 실시 예에 따른 최종 저장소에 대한 개략적인 측면도이다.
도 5는 제2 예시적 실시 예에 따른 캐비티 시스템들의 단면도이다.
도 6a, 6b, 6c는 제2 예시적 실시 예에 따른 캐비티 시스템들의 단면도이다.
도 7은 대안적인 예시적 실시 예들에 따른 제1 캐비티 시스템을 도시한 것이다.
도 8은 산 덩이 내 형성된 저장소의 구조적 배치를 도시한 것이다.
도 2는 제1 예시적 실시 예에 따른 최종 저장소의 단면도이다.
도 3a, 3b, 3c는 제1 예시적 실시 예에 따른 캐비티 시스템들에 대한 단면도이다.
도 4는 제2 예시적 실시 예에 따른 최종 저장소에 대한 개략적인 측면도이다.
도 5는 제2 예시적 실시 예에 따른 캐비티 시스템들의 단면도이다.
도 6a, 6b, 6c는 제2 예시적 실시 예에 따른 캐비티 시스템들의 단면도이다.
도 7은 대안적인 예시적 실시 예들에 따른 제1 캐비티 시스템을 도시한 것이다.
도 8은 산 덩이 내 형성된 저장소의 구조적 배치를 도시한 것이다.
고방사능의 열 발생 핵 폐기물 물질은, 한 지점에서 주변 지구 표면 위로 돌출된, 산 덩이(2), 가령, 한 가지 종류의 화강암 내 저장소(1) 내에 말단(terminally) 저장된다. 산 덩이(2) 내 이러한 구조적 배치는, 말단 퇴적을 위한 기타 알려진 장소들과 비교해, 고방사능 핵 폐기물의 말단 퇴적에 대한 다음과 같은 많은 이점들을 제공한다.
도 1에 도시된 바람직한 예시적 실시 예에 따르면, 두 개의 캐비티 시스템(4, 6)의 형태로 된 저장소(1)는, 바람직하게는 지속적으로 상향-경사를 가지고 산 덩이(2) 내로 상승된 두 개의 평행한 터널 샤프트를 구비한 이중-헬릭스(16)와 닮아 있다. 처음에는 공간적으로 분리된 이 두 개의 나선 부분들은, 바람직하게는, 수평의 곡선형 연결 샤프트(14)에 의해 각 층(8)에서 서로 공간적으로 연결된다. 제1 캐비티 시스템(4)은, 고방사능의 열-발생 핵 폐기물(HLW)을 포함한 독립적으로 서있는 컨테이너들(20)을 위한 완전한 최종 저장소(10)를 형성한다. 가령, 포물선의 단면을 갖는 제1 캐비티 시스템(4) 내 공간은, 베이스에서는 단면 너비가 가령 12 m이고, 중간 부분에서는, 높이가 가령 9 m이고, 바닥 영역(34a)의 경사도는 약 5%이다. 이러한 경사 때문에, 모든 층(8)은, 구조적으로 그리고 방사능 차단에 있어서 인접 층(8)으로부터 안전한 거리에 위치한다. 벽과 천장 영역들의 단면은, 구조적인 이유로 인해, 아치 형태, 가령, 포물선으로 형성되는 것이 바람직하다. 제1 캐비티 시스템(4)의 내부 한계를 형성하는 원은, 수평 섹션에서 가령, 150 m의 직경을 갖는다. 제1 캐비티 시스템(4)의 외부 한계를 형성하는 원은, 가령, 174 m의 직경을 갖는다. 이 결과, 제1 캐비티 시스템(4)의 터널 너비는 가령, 12 m가 된다. 제1 캐비티 시스템(4)에 대한 하부 출입 개구부(30)의 옆에는, 새로운 컨테이너 도착분(20)을 위한, 산 덩이(2) 내에 마련된 임시 저장 챔버(28)에 대한 별도의 출입 개구부(26)가 배치됨으로써, 상기 컨테이너들이 연결 통로(35)를 통해 제1 캐비티 시스템으로 개별 운송되고, 여기서 다시, 가령, 자동 운송 시스템(미도시)를 통해 특정 저장 장소로 운송되도록 한다. 제1 및 제2 캐비티 시스템(4, 6)의 하부 출입 개구부(30, 31), 및 임시 저장 챔버(28)의 출입 개구부(26)는 공통의 접근 층(44)에 실질적으로 배치되는데, 이를 통해 핵 최종 저장소(1)는 하단부에서 도달 가능하다. 다른 별도의 챔버(29)들, 가령, 방사능 폐기물의 재포장, 또는 명령 및 제어 센터, 사무실 및 스탭들을 위한 휴식 공간 등 기술 작업을 위한 챔버들이 산 덩이(2) 내에 형성될 수 있다.
가령, 포물선 단면을 갖는, 제2의, 바람직하게는, 내부 캐비티 시스템(6)은, 접근 시스템(12) 및 탈출 경로의 역할을 담당한다. 이 영역은, 방사능-없는 영역으로, 최종 저장소 내 어떤 장소로든 안전한 접근을 보장하고, 핵 최종 저장소(1)의 수명 기간 내내 영구적으로 이용 가능한 출구 경로를 제공한다. 제2 캐비티 시스템(6)은, 바람직하게는, 제1 캐비티 시스템(4) 내에서, 적어도 6 m, 가령 약 12 m의 거리(중간에 방해물이 없는)를 두고 배치된다. 이 제2 캐비티 시스템(6)은, 제1 캐비티 시스템(4)에 대해 본질적으로 평행하게 형성되어야 한다. 제2 캐비티 시스템(6)의 단면 터널 너비는, 가령, 베이스에서 약 9 m일 수 있고, 높이는 중간 부분에서는 약 6 m일 수 있다. 제2 캐비티 시스템(6)은 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 캐비티 시스템(4)의 상부에 수직으로 떨어져 배치되도록 형성될 수 있다. 제2 캐비티 시스템(6)의 베이스는 가령, 제1 캐비티 시스템(4)의 베이스에서 11 m 상부에 연장 형성될 수 있다. 환기 채널(18)들은 각 층(8)에서(매번 360°에 도달한 후) 제1 캐비티 시스템으로부터 가령, 약 1.5%의 경사를 가지고, 바람직하게는 약간 곡선형으로 바깥으로 연장 형성된다.
수정된 실시 예에 따르면, 제2 캐비티 시스템(6)이 그 최종 구성 안에 직접 형성될 수 있다는 가정하에, 단지 하나의 환기 채널을 형성할 수 있다. 이 환기 채널에는, 제2 캐비티 시스템(6)의 상단부에 출구 개구부(41)가 마련될 수 있다. 이 경우, 제2 캐비티 시스템(6)은, 상단부에서 환기 개구부(41)로 끝나는데, 이 환기 개구부(41)는 개방된 대기(open atmosphere)로 이어진다. 이것의 이점은, 도 1에 도시된 바와 같은 제2 캐비티 시스템(6)의 베이스가, 제1 캐비티 시스템(4)의 베이스와 동일한 높이로 형성된다는 것이다. 각 층(8)에서의 제1 캐비티 시스템(4)과 제2 캐비티 시스템(6) 사이의 연결 샤프트(14)들의 길이는 각각 가령, 12 m가 된다.
최종 저장소(1)는, 어떤 경우에도 해수면 보다는 높고, 가령, 지하수나 범람한 강물이 최종 저장소(1)의 주변에서 최대한으로 도달할 수 있는 고도보다 적어도 50m 상부에 배치된다.
고성능의 열-발생 핵 폐기물을 위한 핵 최종 저장소(1)는, 한 가지 종류의 화강암으로 이루어진 산 덩이(2) 내에 설정된다. 제1 캐비티 시스템(4), 가령, 완전한 최종 저장소 챔버(10)를 형성하는 터널 시스템의 최소 벽 두께는, 적어도 약 6 m여야 한다. 원칙적으로 이러한 기하학적 형태에서의 최소 벽 두께는, 자유롭게 결정될 수 있고, 더 큰 크기로 형성될 수도 있다. 지금까지 알려진 모든 다른 개념들과 달리, HLW가 최종 저장소(1) 내에 말단 저장된 다음에는, 컨테이너(20)들에 의한 일차적인 방사능 차단막이 유지된다. 이러한 첫 번째 기술 차단막은, 바람직하게는, 내부식성 금속으로 이루어지며, 근접한 위치에 있는 사람들을 보호하기에 충분하고 영구적인 차단을 보장한다. 상술한 최종 저장소(1) 내 첫 번째 기술적 방사능 차단막이 영구적으로 유지될 수 있기 때문에, 암석 형성의 방사능 차단 효과는, 추가적인 두 번째 방사능 차단의 기능을 한다. 중요한 것은, 최종 저장소(1)의 공간 구조가 영구적으로 유지되는 것이다. 화강암의 경우, 이것은 매우 오랜 기간 동안 보장된다.
고방사능의 열-발생 핵 ??기물을 위한 핵 최종 저장소(1)는, 바람직하게는, 한 가지 종류의 대량의 화강암, 높은 경도 및 유연한 강성으로 이루어진 산 덩이(2) 내에 설정된다. 따라서, 최종 저장소(1)의 공간 구조는 지진으로 손상되지 않는다. 하부 출입 개구부(30, 31), 그리고 이에 따른 최종 저장소(1)의 접근 층(44)은, 최종 저장소 주변의 지하수나 범람한 강물이 도달할 수 있는 높이보다 높고, 지진으로 인한 물의 침투가 배제되는, 해수면에서 적어도 50 m는 넘는 높이에 배치된다.
적어도 벽 두께가 6 m는 되는 한 가지 종류로 이루어진 화강암은, 그 막대한 균질 덩이와 높은 경도 덕분에, 항공기 충돌로부터 영구적인 보호 기능도 제공한다. 높은 경도와 유연한 강성을 갖는 높은 균질 덩이로 인해, 한 가지 종류로 이루어진 화강암은, 상상할 수 있는 가장 높은 구조적 안전성을 제공한다. 이 공간 구조의 붕괴는, 어떤 의도와 목적으로도 불가능하다.
최종 저장소(1)의 용량은, 그곳에 말단 저장이 계획된 고방사능의 열-발생 핵 폐기물의 양에 따라 크기가 정해진다. 독일에서는, 원자력 전력 발전 세대가 끝날 때까지, 약 10,000톤의 핵 폐기물이 배출될 것으로 예측된다. 이는 오늘날의 컨테이너 모델의 약 3,000에 해당된다.
광산 기계, 가령 굴진기는, 최종 저장소(1) 내 터널의 상단부에서 완전히 작동 가능한 상태를 유지할 수 있기 때문에, 최종 저장소(1)의 용량은, 필요한 경우,늘릴 수 있다.
제2 캐비티 시스템(6)과 연결 샤프트(14)들은, 광산 기계에 의한 영구적인 공급 및 모든 필요한 부품의 영구적인 공급이 어느 때라도 보장되는 크기로 설계된다. 제1 캐비티 시스템(4) 내 광산 작업은, 바람직하게는, 핵 폐기물이 포함된 말단 저장 컨테이너(20)들보다 한 레벨(360°) 앞서야 한다. 보완적인 안전 조치로서, 제1 캐비티 시스템(4) 내 연장 영역으로부터, 말단 저장된 컨테이너(20)들을 임시적으로 벽 분할(wall-off)할 수 있다.
컨테이너(20)들에 포함된 고방사능 핵 폐기물과 말단 저장될 배럴들은, 지속적인 분해 과정으로 인해, 많은 양의 열기를 발생시키는데, 이때의 열은 컨테이너(20)들의 표면을 통해 제1 캐비티 시스템(4) 내 공기 중으로 소멸된다. 이렇듯 영구적으로 발생된 열은, 대류에 의해 열을 바깥으로 전달하는 공기 유동의 동력이 된다. 그러나 이와 별개로, 최종 저장소(1)의 하부 출입 개구부(30, 31) 영역과, 더 높이 배치된 공기 유출관(18, 19)과, 높이 차이 때문에 대기압이 낮은 지역에 배치된 최종 저장소(1)의 배출 개구부(40, 41) 사이의 압력 차이로 인해, 지속적인 공기 유동이 발생하게 된다 (굴뚝 효과). 공기 유출관(18, 19)은, 바람직하게는, 적어도 제1 캐비티 시스템 및 선택적으로는 제2 캐비티 시스템(4, 6)의 모든 층에 배치되는데, 바람직하게는, -각각의 캐비티 시스템(4, 6)의 가장 멀리 떨어진 지점의 하부에서 시작하여- 암석의 가장 얇은 영역에 배치되며, 곡선형 통로로 약간의 경사를 가지고 바깥쪽으로 이어진다.
바깥으로의 경사는, 외부의 물이 캐비티 시스템(4, 6)에 절대 침투하지 못하도록 한다. 바깥으로 약간 경사진 것은, 외부에서 물이 캐비티 시스템(4, 6) 안으로 전혀 침투할 수 없도록 한다. 공기 유출관(18)의 곡선형 통로는, 제1 캐비티 시스템(4)으로부터의 어떠한 직접 방사능도 바깥으로 침투할 수 없도록 설계되었다. 공기 유출관(18, 19)의 직경과 공기 유출관(18, 19)과 상부 배출 개구부(40, 41) 각각의 높이는, 가령, 응급 출구로 사용될 수 있도록 2.20 m여야 한다. 제2 캐비티 시스템(6)의 상부 배출 개구부(41)와 공기 유출관(19)도, 동일한 방식으로 형성될 수 있다. 모든 공기 유출관(18, 19)과 상부 배출 개구부(40, 41)는, 그들의 외부 영역에, 가령, 탄소 섬유 화합물 등의 매우 안정적인 물질로 이루어진 제어 또는 조절 가능한 라멜라 커튼을 구비함으로써, 최종 저장소의 모든 영역에서 열 전달과 신선한 공기의 공급이 조절되도록 할 수 있다. 공기 유출관(18, 19), 상부 배출 개구부(40, 41), 그리고 하부 출입 개구부(30, 31)는, (환기 팬 없이) 공기의 수동형 순환 및 각각의 배출을 보장할 수 있는 크기로 형성된다.
하부 출입 개구부(30, 31)를 통해 신선한 공기가 일정하게 공급되는 것은, 영구적인 열 전달과 굴뚝 효과의 직접적인 결과이다. 공기 유출관(18, 19)과 상부 배출 개구부(40, 41)를 통해 공기가 바깥으로 수동 전달되는 정도만큼, 최종 저장소(1)의 캐비티 시스템(4, 6)의 베이스에서 하부 출입 개구부(30, 31) 영역 내 제1 및 제2 캐비티 시스템(4, 6) 안으로 유동한다. 출입 개구부(30, 31)는, 단면이 조절 가능한 격자를 이용해 막는 것이 바람직하고, 여기서 캐비티 시스템(4, 6)에 진입하는 공기 유동은, 통로 단면 조절을 통해 조절 가능하다.
산 덩이(2) 내 최종 저장소(1)의 높이 위치로 인해, 지하수 범람, 해수면 상승, 일시적인 강 범람 또는 쓰나미에 의한 홍수가 확실히 방지된다. 균열을 통해 제1 또는 제2 캐비티 시스템(4, 6) 안으로 침투할 수 있는 빗물은, 접근 층(44) 상의 베이스에서의 직접적인 출입 개구부(30, 31)에 대한 지속적인 하향 경사로 인해, 또는 (가령, 펌프 설치 등의 추가적인 설치 없이 수동형 작동 시스템인) 공기 유출관(18, 19)을 통해 인해 바깥으로 전달된다. 컨테이너(20)들의 영구적인 차단 효과로 인해, 탈출할 수 있는 어떤 물도, 저장된 핵 폐기물과 접촉할 수 없게 되고, 이에 따라, 오염도 방지된다. 이것은 필요하면 분석도 가능하다.
고방사능의 열-발생 핵 폐기물의 말단 저장을 위한, 철, 구리, 또는 스테인리스 강으로 만든 컨테이너(20)들에 대한 부식 방지 효과는, 물이 부재한 결과로 나타난 것이다. 최종 저장소(1)의 고도 때문에, 홍수는 불가능해진다. 소량의 빗물이 저장소의 화강암 구조 내 균열을 통해 제1 및 제2 캐비티 시스템(4, 6)으로 침투할 수 있다. 캐비티 시스템(4, 6)의 하향 경사 때문에, 이러한 소량의 빗물은, 캐비티 시스템(4, 6)의 접근 층(44) 상의 하부 출입 개구부(30, 31) 영역 안으로 하향 전달되고 하부 출입 개구부(30, 31)를 통해 배출될 수 있다. 그러나, 소량의 침투하는 빗물은, 강한 공기 순환과 높은 온도로 인해 증발하여, 추출된 공기와 함께 바깥으로 운반될 가능성이 더 높다. 물의 오염은 불가능하다.
화강암의 물리적 속성, 저장소(1)의 고도, 지속적으로 상승하는 이중 헬릭스의 기하학적 형태, 수동형 열기와 물 배출 및 중단 없는 신선한 공기의 공급 등으로 인해, 최종 저장소(1)의 최종 저장소 챔버(10)에 대한 출입이 영구적으로 보장된다.
말단 저장이 예정된 고방사능의 핵 폐기물이 포함된 컨테이너(20)들이, 제1 캐비티 시스템(4)의 중앙의 플랫폼(32) 상에 독립적으로 서도록 배치되면, 가령, 카메라를 통한 영구적인 시각적 감시, 센서를 통한 온도 제어, 및 가령 고정형 측정 장치를 사용한 방사능 모니터링 등이 가능하다. 컨테이너(20)가 손상된 경우, 즉시 회수하여 조치할 수 있다. 공기의 질, 그 유동 속도 및 공기의 습도 등 또한 중단 없이 측정 가능하다.
저장소는, 그것이 완전히 채워진 다음에도 가령, 펌프, 환기구 또는 인간 활동 등의 추가적인 기술 없이도 영구적인 기능성이 보존될 수 있는 크기로 형성된다.
말단 저장이 예정된 HLW 폐기물을 포함한 컨테이너(20)들은, 상향 연장된 최종 저장소 챔버(10)의 중심 영역 내 제1 캐비티 시스템(4) 안에, 바람직하게는, 화강암 블록들로 이루어진 플랫폼(32) 상에 놓여지는데, 여기서 플랫폼들은 제1 캐비티 시스템(4)의 지표면(34a)보다 적어도 20 cm 위에 연장 형성된다. 플랫폼(32)들은, 바람직하게는, 지표면(34a)에 고정되기 때문에, 가령 5 m x 10 m의 크기를 가지며, 약간 상승하는 지표면(34a)에도 불구하고, 컨테이너(20)들의 수평 저장을 가능케 한다. 플랫폼(32)들 주변으로 특수 이동 수단을 조작할 수 있고, 필요한 경우, 각각의 저장된 컨테이너(20)를 회수해 제거할 수 있다. 각각의 개별 컨테이너(20)는, 가령, 24 시간 미만의 짧은 시간 내에 회수할 수 있다. 플랫폼(32)들 사이의 간격은 가령 3.5 m이다.
미래에는, 핵 폐기물의 고방사능 활동을 더 빨리 그리고 영구적으로 줄이는데 있어 변형(transmutation) 기술이 유용할 가능성이 있다. 이러한 과정은, 아직 개발 단계에 있다. 따라서, 고방사능을 제거 또는 줄이기 위해, 이미 퇴적된 핵 폐기물을 차후 회수할 수 있는 가능성이 있다. 상술한 최종 저장소(1)는, 이미 퇴적된 고방사능 핵 폐기물을 회수하고 재처리할 수 있는 시간적으로 무한정한 가능성을 제공한다.
말단 저장이 예정된, 새롭게 도착할 컨테이너(20)들은, 우선 별도의 출입 개구부(26)를 통해, 캐비티 시스템(4)에 대한 하부 출입 개구부(30) 옆에 위치한 특수 임시 저장 챔버(28)로 운반되게 된다. 상기 임시 저장 챔버(28)는, 핵 폐기물을 포함한 컨테이너(20)들을 위한 최종 저장소 챔버(10)의 완충 저장 현장의 역할을 할 수 있다. 상기 챔버는, 짧은 연결관(35)을 통해, 제1 캐비티 시스템(4)의 최하단 시작점, 완전한 최종 저장소 챔버(10)에 연결된다. 개별 컨테이너(20) 또는 배럴들은, 제1 캐비티 시스템(4)의 시작점에서 특수 지게차의 도움을 받아 특수 운송 수단을 이용해 실리게 된다. 이 운송 수단은, 말단 저장이 예정된 컨테이너(20)를, 그것이 말단 저장될 높이까지 자동으로 운송하게 된다. 바람직하게는 전기로 작동되는 상기 차량에 대한 조종은, 가령, 장애인용 계단 승강기와 유사한, 제1 캐비티 시스템(4)의 외벽에 장착된 안내 시스템을 통해 수행되거나, 및/또는 광학 제어 및/또는 레이저 유도에 의해 수행될 수 있다.
컨테이너(20)가 실린, 바람직하게는, 무인의 전동 운송 수단이 최종 저장 현장에 도착하면, 컨테이너(20)는, 개별 이동 가능하고 바람직하게는 전동식 특수 운송 차량이 건네 받아, 예정된 최종 저장 현장에 배치한다.
캐비티 시스템(4, 6)에 대한 설명에서 언급한 예시적 크기를 형성하려면, 요구되는 저장 용량이 10,000 톤인 경우, 약 일곱 층(8)의 총 구조 높이가 요구된다. 이 중, 다섯 층(8)은 최종 저장소 챔버(10)가 차지하게 되고, 컨테이너(20) 없이 유지될 각 층(8)은, 말단 공간으로 사용되어, 상부 영역과 하부 영역 내에 안전 거리를 제공하게 된다.
도 1 내지 도 3은, 바람직한 예시적 일 실시 예를 도시한 것으로, 도 1과 도 3에 가장 잘 나타난 바와 같이, 여기서 캐비티 시스템(4, 6)은 서로에 평행하게 연장 형성되고, 각각 동일한 평면 상에 배치된다.
도 4 내지 도 6은 대안적 예시적 실시 예를 도시한 것으로, 여기서 캐비티 시스템(4, 6)은 서로 평행하게 연장 형성되나, 서로 다른 평면상에서 연장 형성되도록 서로에 대해 수직으로 오프셋된다. 캐비티 시스템(4, 6)의 지표면(34a, 34b)은 각각, 도 3b와 도 6b에 가장 잘 나타난 바와 같이, 바람직하게는 지속적인, 약 5%의 상향 경사를 갖는다.
접근 시스템(12)의 상단부 상에, 바깥으로 이어지는 공기 유출 채널이 상부 출구 개구부(41)와 함께 제공되거나 접근 시스템(12)이 바깥의 대기 중으로 연장되는 경우, 제2 캐비티 시스템(6)의 공기 유출관(19)은 생략될 수 있다.
도 3c 및 도 6c는 제1 및 제2 예시적 실시 예들의 캐비티 시스템(4, 6)의 수직 단면도를 각각 도시한 것이고, 도 3a, 3b, 6a 및 6b는 제1 캐비티 시스템(4)의 길이 방향으로의 수평 평면 및 각각의 수직 평면 내 단면도를 도시한 것이다.
도 7은, 제1 캐비티 시스템(4)의 다양한 변형을 도시한 것으로, 여기서는 우회로 방식으로 분기(36, 38)를 제공함으로써, 추가적인 최종 저장소 공간(10)이 생성된다. 물론, 복수의 캐비티 시스템(4) 또한 단일 캐비티 시스템(6)에 할당될 수 있다. 가령, 복수의 서로 평행하거나 평행하고 수직으로 오프셋된, 바람직하게는, 나선형의 최종 저장 챔버(10)들이, 해당 접근 시스템(12)에 할당될 수 있다.
도 8은 산 덩이 내 저장소(1)의 배치를 도시한 것이다.
Claims (18)
- 암석 형성물 내에 방사능 물질을 저장하기 위한 저장소(1)로서, 적어도 두 개의 서로 이격된 캐비티 시스템(4, 6)을 갖고, 상기 제1 캐비티 시스템(4)은 컨테이너(20)들 내의 방사능 물질을 위한 저장소 챔버(10)를 형성하고, 상기 제2 캐비티 시스템(6)은 접근 시스템(12)을 형성하며,
상기 암석 형성물은, 상기 제1 및 제2 캐비티 시스템(4, 6)이, 연결 통로(14)들을 통해 복수의 전이 지점에서 서로 연결된, 산 덩이(mountainous mass, 2)이고, 상기 제1 캐비티(4)는 저장소 챔버(10)를 형성하고, 상기 저장소 챔버(10) 내에는, 상기 컨테이너(20)들이 독립적으로 서 있고, 상기 저장소 챔버(10)의 용량이 채워진 상태에서도 상기 컨테이너(20)들의 접근 및 제거가 가능하고, 상기 제2 캐비티 시스템(6)은, 영구적인 접근이 가능한 접근 시스템(12)을 형성하고, 상기 접근 시스템(12)은, 상기 제1 캐비티 시스템(4)의 서로 다른 위치들에서 상기 저장소 챔버(10)에 접근하기 위한 방사능-없는 영역을 형성하도록 상기 저장소 챔버(10)로부터 거리를 두고 배치되는 것을 특징으로 하는 저장소(1). - 제1항에 있어서,
상기 캐비티 시스템(4, 6) 둘 다 실질적으로 서로 평행하게 연장 형성되고, 상기 산 덩이(2) 내에 실질적으로 상향 경사를 가지고 형성되는 것을 특징으로 하는 저장소(1). - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 및/또는 제2 캐비티 시스템(4, 6)은 각각, 별도의 하부 출입 개구부(30, 31)를 포함하는 것을 특징으로 하는 저장소(1). - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 및/또는 제2 캐비티 시스템(4, 6)은 각각, 자유 대기(free ambience)로 이어지는 별도의 상부 배출 개구부(40, 41)를 상단부에 포함하는 것을 특징으로 하는 저장소(1). - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연결 통로(14)들과 캐비티 시스템(4, 6)들은, 적어도 부분적으로는 터널 형태로 형성되고, 상기 연결 통로(14)들은 직선 방향으로 연장 형성되지 않고, 상기 제1 캐비티 시스템(4)에 대해 실질적으로 수평하거나 하향 경사를 가지고 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 저장소(1). - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 캐비티 시스템(4, 6)은 각각, 적어도 하나의 수동형 환기 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 저장소(1). - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 캐비티 시스템(6)은, 동일한 높이로 상기 제1 캐비티 시스템(4)에 평행하게 연장 형성되거나, 상기 제1 캐비티 시스템(4) 상부에 수직으로 배치되는 것을 특징으로 하는 저장소(1). - 제6항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 환기 시스템은, 바람직하게는 곡선형 궤도를 따라 상기 암석 형성물(2)을 통과하고 바깥쪽으로 하향 경사를 갖고 연장 형성되는 환기(18) 채널들을 기설정된 간격을 두고 포함하는 것을 특징으로 하는 저장소(1). - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 캐비티 시스템(4, 6)은, 나선형 구성으로 그리고 바람직하게는 이중-헬릭스(16) 또는 다중 헬렉스의 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 저장소(1). - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 캐비티 시스템(6)은, 상기 제1 캐비티 시스템(4)에 대해 내부 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 저장소(1). - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 캐비티 시스템(4)은 적어도, 방사능 물질을 포함하는 컨테이너(2)들, 특히 핵 폐기물 컨테이너들이, 상기 제1 캐비티 시스템(4)의 어느 부분으로든 운송될 수 있고, 상기 저장소 챔버(10)의 용량이 채워진 상태에서도, 접근 및 제거가 가능한 너비를 갖는 것을 특징으로 하는 저장소(1). - 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 캐비티 시스템(4)은, 분기 터널들을 포함할 수 있는 것을 특징으로 하는 저장소(1). - 암석 물질로 둘러싸인 적어도 두 개의 서로 이격된 캐비티 시스템(4, 6)을 형성함으로써, 컨테이너(20)들에 포함된 방사능 물질을, 암석 형성물 내에 저장하기 위한 저장소(1)를 형성하는 방법으로서, 상기 제1 캐비티 시스템(4)은 상기 컨테이너(20)들을 위한 저장소 챔버(10)로 사용되고, 상기 제2 캐비티 시스템(6)은 접근 시스템(12)으로 사용되는, 방법에 있어서,
상기 제1 및 제2 캐비티 시스템(4, 6)은, 산 덩이(2)의 암석 형성물 내에 터널 방식으로 구성되고, 연결 통로(14)들을 통해 복수의 전이 지점에서 서로 연결되고, 상기 제1 캐비티 시스템(4)은 독립적으로 서 있는 컨테이너(20)들을 위한 저장소 챔버(10)로서 사용되고, 상기 컨테이너(20)들은 그 용량이 채워진 상태에서도 접근 및 제거가 가능하고, 상기 제2 캐비티 시스템(6)은, 상기 적어도 하나의 제1 캐비티 시스템(4)의 서로 다른 현장들에 접근하기 위한 영구적으로 방사능-없는 영역을 형성하도록, 상기 제1 캐비티 시스템(4)으로부터 거리를 두고 구성되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제13항에 있어서,
상기 캐비티 시스템(4, 6)은 둘다 실질적으로 서로 평행하게 연장 형성되고, 상기 산 덩이(2) 내에 실질적으로 상향 경사를 가지고 형성되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제13항 또는 제14항에 있어서,
상기 제1 캐비티 시스템(4)은, 독립적으로 서 있는 컨테이너(20)들로부터의 열 방출 및 신선한 공기의 공급에 의한 대류를 통해, 영구적으로 열을 소멸시키는 것을 특징으로 하는 방법. - 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 캐비티 시스템(4, 6) 사이의 연결 통로(14)는 직선 방향으로 형성되지 않고, 상기 제1 캐비티 시스템(4)에 대해 실질적으로 수평 또는 경사를 두고 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 캐비티 시스템(4)은 기설정된 간격을 두고 환기되고, 상기 제2 캐비티 시스템(6)은 적어도 바깥을 향하는 환기 채널 내의 상단부에서 개방되는 것을 특징으로 하는 방법. - 암석 형성물로 이루어진 산 덩이, 바람직하게는 화강암으로 이루어진 산 덩이를 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 저장소로 사용하는 방법.
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