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탈산소와 저온 및 기본 처분장 조건에서의 수소 측정에 의한 스테인리스강 부식 연구

전문가 제언: ○ 사용후핵연료 재처리에서 발생하는 폐기물 중의 집합체 피복관(hull)과 잔류물은 방사화된 금속 폐기물로 간주되어 심지층처분장에 처분된다. 탄소-14는 금속 내의 전형적 방사화 생성물로, 금속 부식의 결과로 야기되는 이러한 방사성핵종 방출과 수소기체 발생은 처분 안전성 평가에서 중요하게 고려되어야 할 대상이다.

○ 본 연구에서는, 심지층 처분장 환경이 높은 pH와 탈산소 조건으로 가정되었고, 18Cr- 8Ni 오스테나이트계 스테인리스강의 부식거동이 약 7년 동안 수행되었다. 기체흐름 시스템에서 부식반응으로 방출되는 기체 수소의 양을 측정하고 수소기체를 장기간 관찰함으로 부식속도론적 평가를 수행하였다.

○ 실험결과에서 부식속도는 처분장 조건 하에서 현재의 안전성 평가에 사용되는 속도보다 1/50배 정도로 상당히 느린 대략 4 x 10-4μm a-1로, 이는 스테인리스강 폐기물의 처분을 위한 안전성 평가에서 기체 생성 및 방사성핵종 침출의 추정에 영향을 줄 것이다.

○ 우리나라에서는 심지층처분을 위해 지하 500m 정도에 있는 화강암반을 모암으로 간주하고 처분 용기는 외부에 5cm 정도 두께의 구리를 입히는 개념을 설정하였으며, 이에 따라 처분 안전성 평가에 필요한 구리부식에 대한 연구가 원자력 연구소에서 수행되고 있다.

○ 고리 1호기 원자력발전소는 2017년 6월에 운전이 영구적으로 종료·폐쇄되면서 원자로가 해체될 예정이다. 이 원자로에서는 몇 십년동안 고 방사능 분위기에서 많은 원소들이 방사화 되어왔기 때문에, 발전소 해체 시에 많은 방사성폐기물 특히 방사화된 대형 금속 폐기물이 발생된다.

○ 우리나라에서 발전용 원자로의 해체에 따른 방사화된 원소들이 다량 함유되어 있는 대형 금속 폐기물을 중준위 폐기물로 분류할 경우에, 부식거동에 대한 폭넓은 이해와 다양한 연구가 안전성 평가를 위해 필요할 것으로 생각된다.

저자: Tomofumi Sakuragi, Satoshi Yoshida , Osamu Kato, Tsuyoshi Tateishi
자료유형: 니즈학술정보