연구목표

[최종목표] ㅇ 원자로 주요 구조물의 방사성 핵종 순차분리법 및 방사능 정밀 예측 기술 개발 [1차년도 목표] ㅇ Pu/Am 순차분리법 개발 및 순차분리 알고리즘 설계 ㅇ 질량분석 기반 알파핵종 화학분리 평가 및 검토 ㅇ 시료 대표성 검증기술 개발용 모의시료에 대한 LIBS 분석 절차서 작성 ㅇ 운전이력을 고려한 원전 주요 구조물의 방사화 계산 방법론 개발 [2차년도 목표] ㅇ 난분석 핵종 및 휘발성 핵종 순차분리법 개발 및 순차분리 알고리즘 설계 ㅇ 질량분석 기반 비휘발성 베타핵종 화학분리 효율 평가 ㅇ 시료 대표성 검증기술 개발용 모의시료에 대한 LIBS 범용장비 분석 성능 평가 ㅇ 원전 주요 구조물의 재료 특성에 따른 방사화 평가 방법론 개발 [3차년도 목표] ㅇ 알파/베타 핵종 자동순차분리 장비 개발 ㅇ 자동순차분리 장치 개발을 위한 대상 핵종별 화학분리 효율 평가 ㅇ 시료채취 대표성 검증기술 구축 및 절차서 발행 ㅇ 원전해체 주요 구조물의 방사능 농도 정밀 예측 프로그램 개발 [4차년도 목표] ㅇ 고리1호기 주요 구조물 방사능 분포 DB 자료생산 ㅇ 고리1호기 주요 구조물의 알파 및 비휘발성 베타핵종의 질량분석을 통한 교차 검증 ㅇ 조사 감시시편 실측자료와 계산자료 비교 검토 ㅇ 원전해체 주요 구조물의 방사화 DB 구축 및 방사능 농도 예측 프로그램 신뢰성 평가

연구범위

[1차년도 개발내용] ㅇ Pu 및 Am 순차 분리 기술개발 - 음이온교환수지에 대한 Pu 흡착 및 방해원소 제거 효율 조사 - 음이온교환수지에 흡착된 Pu 분리효율 결정 - TRU수지에 Am 흡착 및 방해원소 제거효율 조사 - TRU수지에 흡착된 Am 분리효율 결정 - Pu/Am 순차분리 절차서 작성 및 순차분리 알고리즘 설계 ㅇ 질량분석 기반 알파핵종 화학분리 평가 및 적용성 검토 - 분리용액의 방해원소 제거효율 평가 - 질량분석 기반 Pu, Am 분리 효율 평가 ㅇ 시료대표성 검증기술 개발용 모의시료 요건 도출 - 모의시료에 대한 LIBS 분석 조건 결정/LIBS 분석 절차서 작성 ㅇ 방사화평가 민감인자를 포함한 국내외 방사화 평가자료 조사 - 방사화평가 민감인자 조사 - 국내외 방사화 평가자료 조사 ㅇ방사화 평가코드 연계체계 구축 - 노심/중성자속/방사화 계산용 전산코드 조사 - 코드간 연계 체계 구축 ㅇ고리1호기 운전이력 분석 및 노심 추적 계산 - 고리1호기 핵설계보고서 기반 운전이력 분석 - 운전이력기반 노심 추적 계산 [2차년도 개발내용] ㅇ Nb-94, Fe-55 및 Ni-63 순차 분리기술 개발 - 음이온교환수지를 이용한 Nb-94, Fe-55 및 Ni-63 분리조건 설정 - Ni수지를 이용한 Ni-63 분리조건 설정 ㅇ Tc-99,Sr-90 및 Ca-41 순차 분리기술 개발 - TEVA 수지를 이용한 Tc-99 분리조건 설정 - Sr 수지를 이용한 Sr-90 및 Ca-41 분리조건 설정 - 난분석 핵종/휘발성 핵종 순차분리 절차서 작성 - 난분석핵종 순차분리 알고리즘 설계 ㅇ 증류장치를 이용한 H-3/C-14 분리조건 설정 ㅇ 질량분석 기반 비휘발성 베타핵종 화학분리 평가 및 적용성 검토 - 분리조건에 다른 대상 핵종 선택성 평가 - 분리조건에 따른 대상 핵종별 화학분리 효율 및 회수율 평가 ㅇ 시료대표성 검증기술 개발용 모의시료 제작 - 모의시료에 대한 휴대용 LIBS 범용장비 분석 성능 평가 ㅇ 방사화 평가코드 연계체계 및 핵반응단면적 자료 검증 - 벤치마크 문제 선정 - 벤치마크 대상 코드검증 ㅇ 고리1호기 원전 주요 구조물에 대한 전산 모델링 - 원자로 구조물 모델링 - 선원항계산 및 중성자속계산코드에 적용 ㅇ 몬테카를로 코드 기반 원전 주요 구조물의 중성자속 계산 - 중성자수송계산 - 원전 주요 구조물별 중성자속 분포 분석 ㅇ NUREG 보고서 미량핵종에 따른 원전 주요 구조물의 방사화 평가 및 DB 구축 - NUREG 보고서 분석을 통한 미량핵종 함량 파악 - 방사화평가 및 DB구축 [3차년도 개발내용] ㅇ 알파 및 난분석 베타핵종 분리개념 설계 - 알파핵종 분리 알고리즘 설계 - 베타핵종(Nb-94, Fe-55, Ni-63) 분리개념 설계 - 베타핵종(Sr-90, Ca-41, Tc-99) 분리개념 설계 - 분리프로그램 시퀀스 구현 및 자동화 프로그램 개발 - 알파/베타 핵종 자동순차분리 장치 제작 ㅇ 화학분리 용액의 대상 핵종 선택성 평가 - 대상 핵종별 화학분리 효율/회수율 평가 - 모의시료에 대한 휴대용 XRF 범용장비 분석성능 평가 ㅇ 원전해체 주요 구조물 시료채취 대표성 검증기술 구축 및 절차서 발행 ㅇ 미량핵종 예측을 위한 역추정 모델 개발 - 미량핵종 양에 따른 방사화 평가자료 생산 - 미량핵종 예측 모델 구축 ㅇ 원전 주요 구조물별 방사화 핵종 재고량 계산 프로그램 개발 - 재고량 계산프로그램의 주요 인자 도출 - 방사화평가 자료 기반 계산 알고리즘 개발 - 계산프로그램에 GUI 적용 [4차년도 개발내용] ㅇ 고리1호기 금속재료 (배플포머볼트, 감시시편) 및 바이오쉴드에 대한 시료조제 및 핵종분석 - 알파핵종 (Pu, Am) 분석 - 베타핵종 (Nb-94, Fe-55, Sr-90, Ca-41, Ni-63, Tc-99, H-3, C-14) 분석 - 고리 1호기 금속재료 및 바이오쉴드 방사능 분포 DB 구축 - 고리 1호기 금속재료 및 바이오쉴드 시료 교차검증을 위한 알파핵종 질량분석 - 고리 1호기 금속재료 및 바이오쉴드 시료 교차검증을 위한 비휘발성 베타핵종 질량분석 ㅇ 역추정 모델 기반 미량핵종 예측 및 분석 ㅇ 미량핵종 예측을 반영한 원전 주요 구조물 방사화 분포 DB 자료 생산 - 중성자속 분포 및 방사화 단면적 자료 영향 평가 - 방사화 실측값과 보완된 전산 예측값의 비교 평가 및 DB생산

기대효과

[연구개발성과의 활용계획] ㅇ 방사성 폐기물시료에 대한 방사능 분석에 활용 ㅇ 후쿠시마 방출 해수 등 환경시료에 대한 방사능 분석 ㅇ 알파/베타 핵종 자동순차분리 장치 개발로 방사능분석에 대한 국내 및 해외시장 진출 ㅇ 고리1호기 주요 구조물에 대한 방사능 분포 자료를 활용하여 해체작업자 피폭선량 평가에 활용 ㅇ 시료대표성 검증기술을 토대로 시료의 주요 성분 및 불순물을 현장에서 신속 분석하여 시료채취를 함으로서 파괴분석효율 제고 [기대효과] ㅇ 원전해체사업의 원활한 수행을 위해 원전해체 관련 주요 구조물에 대한 신속한 방사성핵종 분석기술개발이 필요함 ㅇ원전해체 대상 구조물(콘크리트 구조물 포함)에 대한 방사능 농도 예측 후 고 방사성 핵종 제거 기술 및 방사성 폐기물 시료에 대한 독보적인 핵종분석 개발로 기존 방사성 폐기물 분석법에 비교해 분석 자료에 대한 정확도 및 정밀도를 향상시키고 원전해체 방사성 폐기물 방사능 분석 자료에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있음 ㅇ 방사능분석에 자동화된 순차 분리기술을 접목하여 방사능 분석시간을 획기적으로 단축시켜 인건비 절약이 가능하고 방사능 분석과정에서 발생하는 2차 방사성 폐기물을 최소한으로 하여 방사능폐기물 분석단가를 기존 분석방법과 비교하여 저렴하게 하여 방사성폐기물 저감 및 처분 비용 감소로 이루어질 수 있음. ㅇ 방사성 폐기물 처분장 인도규정에 따라 해체 원전 폐기물 분석에 많은 수요가 예상되며 본 연구를 통해 개발된 신속 정확한 핵종분석 기술이 사업화 될 가능성이 높아 글로벌 원전해체시장에 진출 가능함 ㅇ 원전 해체 구조물 관리시 안전성 제고를 위하여 시료대표성 검증 기술을 활용 가능함 ㅇ 방사화 평가에 있어 실측값과 오차를 최소화함으로써 경제성 있는 원전해체 계획 수립 및 방사선안전성 확보에 활용 가능 ㅇ 운영 정지된 원전의 안전한 해체와 해체공정의 신속한 진행을 위해 제염해체 과정에서 방사성핵종 분포를 신속하게 분석함으로서, 국민이 안심하는 에너지로서 원전산업의 대국민 이해도와 신뢰도를 제고 할 수 있음 ㅇ 방사능 분석시간을 획기적으로 단축하여 고방사선 재료 방사능 분석자의 방사선 피폭 저감에 기여 가능함 ㅇ 후쿠시마 사고 이후 원자력 안전을 중요시 하는 국내·외적인 정책의 추세를 감안 하여 해체원전 및 후쿠시마 방사능 오염수 해양 방류에 대비하여 방사능 분석을 신속하고 정확하게 수행하여 원자력에 대한 대국민의 신뢰도 제고 및 수용성 확보 할 수 있음

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