방사성폐기물이란 무엇이며 안전하게 취급되고 있을까?

핵폐기물이란?

방사성(또는 핵) 폐기물은 원자로, 연료 처리 공장, 병원 및 연구 시설의 부산물입니다. 방사성폐기물은 원자로 및 기타 원자력 시설을 해체 및 해체하는 과정에서도 발생합니다. 고준위 또는 저준위 폐기물의 두 가지 광범위한 분류가 있습니다.

고준위폐기물은 주로 전기를 생산한 후 원자로에서 제거된 사용후핵연료이다. 저준위 폐기물은 원자로 작동과 의료, 학술, 산업 및 기타 방사성 물질의 상업적 용도에서 발생합니다.

핵폐기물은 여러분이 생각하는 것과 많이 다릅니다.

대부분의 사람들이 핵폐기물에 대해 말할 때, 그들은 한 번 원자로에서 사용된 연료를 언급하고 있습니다. 원자력과 관련된 대부분의 방사능은 원자력이 생산된 연료에 남아 있습니다.

이것이 사용후핵연료가 고준위 방사성폐기물로 분류되는 이유입니다. 원자력 연료는 약 5년 동안 전기를 생산하는 데 사용됩니다. 그런 다음 영구 폐기 장소를 사용할 수 있을 때까지 제거하고 안전하게 보관합니다. 원자력 발전소는 또한 안전하게 관리되고 전국의 여러 현장에서 일상적으로 처분되는 저준위 방사성 폐기물을 생산합니다.

그것은 고체입니다. 핵연료는 원자로에 들어갈 때 고체이고 나올 때 고체입니다. 그것은 연료 집합체로 배열됩니다: 세라믹 우라늄 펠릿을 담는 밀봉된 금속 튜브 세트. 핵반응의 방사성 부산물은 연료 내부에 남아 있습니다. 녹색은 어디에도 없습니다.

그렇게 많지 않습니다. 1950년대 후반 이후 상업용 원자력 산업에서 생산된 모든 사용후핵연료는 축구장 전체를 약 10야드 높이로 덮을 수 있습니다. 많은 것처럼 보일 수 있지만 석탄 발전소는 매시간 같은 양의 폐기물을 생성합니다.

여전히 에너지로 사용할 수 있습니다. 사용후핵연료는 원자로에서 5년 후에 우라늄 펠릿에 있는 잠재적 에너지의 일부만을 소진시켰습니다. 프랑스와 같은 일부 국가에서는 핵연료를 재처리 및 재활용하여 새로운 연료에 사용할 에너지를 생성할 수 있는 요소를 추출하고 영구 폐기를 위해 고체 유리 통나무에 방사성 부산물을 포장합니다.

미국은 현재 그렇게 하지 않지만 개발 중인 일부 고급 원자로 설계는 사용후핵연료로 작동할 수 있습니다.

 

 

방사성폐기물의 종류

방사성폐기물은 본질적으로 방사성이거나 방사능에 오염되어 더 이상 사용할 수 없는 것으로 간주되는 모든 물질을 포함합니다. 정부 정책은 사용후핵연료 및 플루토늄과 같은 특정 물질이 폐기물로 분류되는지 여부를 지시합니다.

모든 방사성 핵종에는 반감기가 있습니다. 원자의 절반이 붕괴하여 방사능의 절반을 잃는 데 걸리는 시간입니다. 반감기가 긴 방사성 핵종은 알파 및 베타 방출체인 경향이 있어 취급이 더 쉬운 반면 반감기가 짧은 방사성 핵종은 더 많은 투과성 감마선을 방출하는 경향이 있습니다.

결국 모든 방사성 폐기물은 비방사성 원소로 붕괴됩니다. 방사성 동위 원소가 많을수록 더 빨리 붕괴됩니다. 방사성 폐기물은 일반적으로 다음 중 하나로 분류됩니다.

 

1. 저준위 폐기물
저준위 폐기물(LLW)은 알파 활동의 톤당 4기가베크렐(GBq/t) 또는 12GBq/t 베타 감마 활동을 초과하지 않는 방사성 함량을 가지고 있습니다. LLW는 취급 및 운송 중 차폐가 필요하지 않으며 표면 근처 시설에서 처리하는 데 적합합니다.
LLW는 병원 및 산업체 및 핵연료 주기에서 생성됩니다. 그것은 종이, 헝겊, 도구, 의복, 필터 등으로 구성되며 대부분 단기 방사능을 소량 포함합니다. 부피를 줄이기 위해 LLW는 폐기 전에 압축되거나 소각되는 경우가 많습니다. LLW는 부피의 약 90%를 구성하지만 모든 방사성 폐기물의 방사능의 1%만 차지합니다.

2. 중준위폐기물
ILW(중간준위폐기물)는 LLW보다 방사능이 높지만 생성되는 열(<2kW/m3)은 저장 및 처분 시설의 설계 또는 선택에 고려하기에 충분하지 않습니다. 더 높은 수준의 방사능으로 인해 ILW는 약간의 차폐가 필요합니다.
ILW는 일반적으로 수지, 화학 슬러지, 금속 연료 피복재 및 원자로 해체로 인한 오염 물질로 구성됩니다. 더 작은 품목 및 비고형물은 폐기를 위해 콘크리트 또는 역청으로 고형화될 수 있습니다. 부피의 약 7%를 구성하고 모든 방사성 폐기물의 방사능의 4%를 차지합니다.

3. 고준위 폐기물
고준위 폐기물(HLW)은 붕괴열(>2kW/m3)에 대해 충분히 방사능이 있어 온도와 주변 온도를 크게 높일 수 있습니다. 결과적으로 HLW는 냉각 및 차폐가 필요합니다.
HLW는 원자로에서 우라늄 연료의 '연소'에서 발생합니다. HLW는 핵분열 생성물과 원자로 노심에서 생성된 초우라늄 원소를 포함합니다. HLW는 부피의 3%에 불과하지만 생성된 폐기물의 총 방사능의 95%를 차지합니다. HLW에는 두 가지 유형이 있습니다.

▷ 폐기물로 지정된 사용후연료.
▷ 사용후핵연료 재처리에서 분리된 폐기물.

HLW는 특정 방사성 핵종의 방사능이 사람과 주변 환경에 위험하지 않은 수준으로 감소하는 데 걸리는 시간에 따라 장수명 구성 요소와 단수명 구성 요소를 모두 가지고 있습니다. 일반적으로 수명이 짧은 핵분열 생성물이 수명이 긴 악티늄족으로부터 분리될 수 있다면, 이러한 구별은 HLW의 관리 및 처분에 중요해진다.
HLW는 원자력에 대한 상당한 관심의 초점이며 그에 따라 관리됩니다.

4. 초저준위 폐기물
면제 폐기물 및 초저준위 폐기물(VLLW)에는 사람이나 주변 환경에 유해한 것으로 간주되지 않는 수준의 방사성 물질이 포함되어 있습니다. 원자력 산업 현장에서 복구 또는 해체 작업 중에 생성되는 철거 자재(콘크리트, 석고, 벽돌, 금속, 밸브, 배관 등)를 주로 구성합니다.
식품 가공, 화학, 철강 등과 같은 기타 산업에서도 제조 공정에 사용되는 특정 광물에 존재하는 자연 방사능 농도의 결과로 VLLW를 생성합니다(자연 발생 방사성 물질에 대한 정보 페이지 참조).
따라서 프랑스와 같은 국가에서는 현재 특별히 설계된 VLLW 처리 시설을 개발하고 있지만 폐기물은 가정 쓰레기와 함께 처리됩니다.

 

핵폐기물은 안전하게 처리되나요?

원자로에서 제거된 사용후핵연료 집합체는 초기에 저장고에서 냉각됩니다. 콘크리트 및 강철 수영장과 물은 작업자를 방사능으로부터 보호합니다.

더 이상 수중 저장이 필요 없을 정도로 식었을 때(보통 원자로에서 꺼낸 후 2~5년) 사용후핵연료는 큰 강철로 보강된 콘크리트 용기인 건식 통에 옮겨 저장됩니다.

이 캐스크는 부지가 영구적으로 폐기될 때까지 장기간 보관하도록 설계되었습니다. 걸어가서 만질 수 있을 만큼 안전합니다.