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지질학적 매장소용으로 사용될 연료 캐니스터: 내부재료 요구조건과 후보평가

전문가 제언: ○ 스페인의 지질 매장소용 사용 후 핵연료 캐니스터를 설계할 때 핵심요소의 하나는 강벽(steel wall)과 연료 조립체 사이에 가설될 내부재료의 선택이다. 이 재료는 캐니스터가 부식에 의해 일단 돌파되거나 또 지하수에 의해 범람되어도 임계상황의 가능성을 우선적으로 피할 수 있어야 한다.

○ 임계환경에서 임계상황을 피할 수 있는 역할을 충족할 재료의 요구사항의 상세한 세트가 고안되어 본 논문에 제시한다. 이러한 요구사항을 고려한 8가지 잠재적으로 흥미 있는 후보는 주철 또는 주강, 붕규산 유리, 스피넬, 감손 우라늄, 무수 제올라이트, 적철광, 인산염, 감람암이다. 이들 중 첫 네 재료가 이 적용에 전도유망한 것으로 나타났다.

○ 임계회피를 붕소농도에만 의존한다면 심각한 어려움을 초래할 수 있으나 충분한 충전능률이 유지되면 붕소함량은 관련성이 적어 다만 추가적인 안전조치 역할을 할 뿐이다. 이러한 현상들을 연구하기 위하여 시행되는 많은 실험들은 HLW 고정화를 위해 유리기지의 성능평가가 지향되었기 때문에 캐니스터 내부에서 기대되는 온도보다 높은 온도, 유리기지 내에서 비롯한 방사능보다 높은 선량 및 사용된 연료처리에 연관된 것보다 훨씬 짧은 시간이 할애된다는 점을 유념하여야 할 것이다.

○ 특히 플루토늄 고정화 즉 가돌리늄 지르콘산염(Gd2Zr2O7)이 흥미로운 후보재료로 지적되고 있다. 가돌리늄 지르콘산염은 붕규산 유리(Borosilicate Glass, BSG)보다 더 좋은 방사선 저항과 장기간 안정성을 제공하고 또 결정구조에 대한 가돌리늄(약 49,000barns의 열중성자 단면적을 가졌으며 알려진 것 중 가장 효과적인 중성자 흡수체)의 결합은 선택적인 침출을 방지한다.

저자: F. Puig et al.
자료유형: 학술정보