심층지질저장소에서 사용후핵연료 검증

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심층지질저장소에서 사용후핵연료 검증

에바 모렐라 램 레돈도

핀란드의 사용후핵연료 심층지질저장소 ONKALO 입구. (사진: Posiva Oy)

세계가 기후 변화에 대처하기 위해 화석 연료의 대안을 모색함에 따라, 여러 국가가 지속 가능한 저탄소 에너지원을 제공하기 위해 핵 발전 프로그램을 개발하고 있습니다. 핵 반응로를 운영하는 국가는 고준위 방사성 폐기물에 대한 지질 처분 용량을 제공할 책임이 있습니다. 이러한 처분에 대한 국제적으로 확립된 접근 방식은 채굴된 심층 지질 저장소(DGR)입니다. 캐나다, 핀란드, 프랑스, ​​스웨덴, 스위스는 가장 진보된 DGR 프로그램을 보유하고 있습니다.

개발 중인 새로운 시설의 예로는 핀란드의 캡슐화 플랜트(EP)와 DGR이 있습니다. 전자는 사용 후 연료를 처분용 캐니스터에 안전하게 밀봉하는 곳이고, 후자는 캐니스터를 영구적이고 안전하게 저장하는 곳입니다. 두 시설 모두 IAEA가 핵 물질의 평화적 사용을 검증할 수 있도록 하는 핀란드의 국제법적 의무를 준수해야 합니다. 

 안전 조치 검사관으로서 우리는 EP 및 DGR 시설로 이전되기 전에 사용후핵연료를 검증할 수 있어야 합니다. 그런 다음 우리는 사용후핵연료가 전용되거나 대체되지 않고 시설이 신고되지 않은 목적으로 사용되지 않는지 확인하기 위한 안전 조치를 구현합니다. Courtney Ames, IAEA 핵 안전 조치 검사관

IAEA는 핵 시설, 물질 및 활동을 감독하기 위한 일련의 기술적 조치(안전 조치)를 시행하여 핵 검증 임무를 완수합니다. 이러한 조치를 통해 IAEA는 국가가 핵 물질을 평화적 목적으로만 사용할 법적 책임을 이행하고 있는지 독립적으로 확인할 수 있습니다. 국가는 IAEA와 안전 조치 협정을 체결하여 이러한 조치를 수용합니다. 결과적으로 IAEA는 안전 조치를 수행함으로써 국가가 핵 확산 방지 약속을 이행하고 있다는 믿을 만한 확신을 세계에 제공할 수 있습니다.  

핀란드의 방사선 및 핵 안전 기관(STUK)의 핵 물질 안전 조치 부문 책임자인 마르코 헤말라이넨은 "IAEA와의 핀란드의 협력은 효과적인 안전 조치를 통해 국제적 불확산 의무를 이행하려는 강력한 의지를 보여줍니다."라고 말했습니다.

EP 및 DGR 시설은 안전 조치 적용에 대한 과제와 기회를 제공하며, IAEA 안전 조치 검사관이 저장된 핵 물질을 검증할 수 있도록 혁신적인 솔루션이 개발되고 있습니다. 지하 약 500m 깊이에 위치하고 향후 100년 동안 운영될 예정인 DGR에 접근하는 것은 이러한 과제 중 하나입니다. 운영되면 EP 및 DGR은 IAEA와의 포괄적 안전 조치 협정에 따라 세계 최초의 시설이 될 것입니다. 따라서 IAEA 검사관은 현재와 먼 미래에 접근하기 어려운 핵 물질을 검증하기 위한 새롭고 지속 가능한 안전 조치 접근 방식을 고안해야 합니다.

"안전 조치 검사관으로서 우리는 EP 및 DGR 시설로 이전되기 전에 사용 후 핵연료를 검증할 수 있어야 합니다. 그런 다음 사용 후 핵연료가 전용되거나 대체되지 않고 시설이 신고되지 않은 목적으로 사용되지 않는지 확인하기 위해 안전 조치 조치를 구현합니다." IAEA의 핵 안전 조치 검사관인 코트니 에임스가 말했습니다. "EP 및 DGR 시설은 사용 후 핵연료 이전 중 및 이후에 지식의 연속성을 유지하는 측면에서 IAEA 안전 조치 검사관에게 과제를 제시합니다. 특히 지질 저장소에 대한 물리적 접근성이 제한되어 있습니다. 새로운 기술, 팀워크 및 신중한 분석을 활용함으로써 안전 조치 목표를 달성할 수 있습니다."   

IAEA, 유럽 위원회, STUK 간의 협력은 사용후핵연료를 처분하기 전에 사용후핵연료 검증 기술을 개발하고 시험하는 것을 포함하여 안전 조치 및 기술을 개발하는 데 필수적입니다. 

2012년 IAEA는 새로운 유형의 시설에서 제기되는 안전 조치 구현 과제를 구체적으로 해결하기 위해 캡슐화 플랜트 및 지질 저장소(EPGR) 프로젝트를 시작했습니다. 이 프로젝트는 대응 기관과 긴밀히 협력하여 설계에 따른 안전 조치(SBD) 원칙을 통합하는 포괄적인 접근 방식을 구현했으며, 이를 통해 DGR에서 운영상의 영향을 최소화할 수 있습니다. SBD는 시설의 계획 및 설계 단계 초기에 안전 조치 고려 사항을 통합하고, 건설, 운영 및 해체 전반에 걸쳐 지속적으로 통합하는 것을 포함합니다. 핀란드의 경우 SBD는 IAEA와 Euratom 안전 조치 검사관과 국가 기관(STUK)이 EP 및 DGR 시설의 운영을 방해하지 않고 효율적으로 업무를 수행할 수 있도록 합니다.

"EPGR 프로젝트를 통해 우리는 설계상 안전 장치를 구현했습니다. 이러한 사전 예방적 접근 방식은 개조 필요성을 줄이고 운영자, STUK, IAEA 및 유럽 위원회의 귀중한 자원을 절약합니다."라고 Hämäläinen은 말했습니다.

원격 모니터링 시스템을 포함한 다른 최근 개발된 개념과 조치가 설치되고 있습니다. IAEA는 원격 모니터링 시스템을 사용하여 핵 물질의 위치를 ​​관찰함으로써 현장 검사를 줄이고, 결과적으로 시설로의 이동으로 인해 발생하는 탄소 배출량을 줄일 수 있습니다. 지진 모니터링 및 레이저 기반 격리 시스템과 같은 기술도 검사를 줄이는 데 역할을 할 수 있습니다. 지진 모니터링은 DGR 주변 암석의 선언되지 않은 침투를 감지할 수 있는 반면, 레이저 기반 격리 시스템은 용기 뚜껑의 용접 프로파일을 분석하여 고유한 자연적 '서명'을 생성하는데, 이 서명이 변경되면 용기가 열렸음을 나타냅니다.  

2025년까지 핀란드의 EP 및 DGR 시설은 사용후핵연료의 배치를 위해 완전히 가동될 것입니다. IAEA, 유럽 위원회 및 STUK는 협력과 혁신을 통해 IAEA의 검증 목표를 달성하는 효과적이고 효율적인 보호 조치를 시행하는 동시에 시설 운영에 미치는 영향을 최소화하고 있습니다. SBD를 통합함으로써 EP 및 DGR 시설은 사용후핵연료의 취급 및 처분, 저탄소 원자력으로의 전환 지원, 핵 물질 및 기술에 대한 IAEA의 검증을 용이하게 하는 솔루션을 제공할 것입니다.