건식 저장

건식 저장()은 사용후핵연료와 같이 사용후 연료 수조에서 최소 1년, 많게는 10년까지 냉각된 고준위 방사성 폐기물을 저장하는 방식이다. 캐스크는 일반적으로 강철 실린더로, 용접되거나 볼트로 닫힌다. 내부의 연료봉은 비반응성 기체로 둘러싸여 있다. 이상적으로 강철 실린더는 사용후핵연료를 밀폐된 상태로 보관한다. 각 실린더는 추가적인 강철, 콘크리트 또는 기타 재료로 둘러싸여 작업자와 대중에게 방사선 차폐를 제공한다.

다양한 건식 저장 캐스크 시스템 설계가 있다. 일부 설계에서는 연료를 포함한 강철 실린더를 콘크리트 금고에 수직으로 배치하고, 다른 설계에서는 실린더를 수평으로 배치한다. Nuclear Regulatory Commission, Dry Cask Storage, Figure 43. 콘크리트 금고는 방사선 차폐를 제공한다. 다른 캐스크 설계는 강철 실린더를 건식 저장 시설의 콘크리트 패드 위에 수직으로 배치하고, 금속 및 콘크리트 외부 실린더를 모두 사용하여 방사선 차폐를 한다. 2024/25년까지 전 세계 어디에도 장기 영구 저장 시설이 없었으며, 대부분의 국가는 여전히 시설이 없다. 건식 저장은 사용후 연료 수조 저장보다 더 안전한 임시 해결책으로 설계되었다.

 일부 캐스크 설계는 저장과 운송 모두에 사용될 수 있다. 홀텍 인터내셔널, NAC 인터내셔널, 아레바-트랜스뉴클리어 NUHOMS 세 회사는 강철과 콘크리트로 제작된 현장 수직 또는 수평 차폐 저장 모듈에 운송 및 저장되는 비차폐 다목적 캐니스터를 기반으로 한 독립 사용후핵연료 저장 시설(ISFSI)을 판매하고 있다.

 용례 
2000년대에 들어서면서 건식 저장은 미국, 캐나다, 독일, 스위스, 스페인, 벨기에, 영국, 일본, 아르메니아, 아르헨티나, 불가리아, 체코, 헝가리, 대한민국, 루마니아, 슬로바키아, 우크라이나, 리투아니아에서 사용되었다.

유사한 시스템이 러시아에서도 구현되고 있다. 그러나 이는 개별 캐스크가 아닌 단일 구조의 '저장 칸막이'를 기반으로 한다.

2017년, 프랑스의 아레바는 캐니스터에 여러 사용후핵연료봉을 저장하는 고밀도 시스템인 NUHOMS 매트릭스 첨단 사용후핵연료 저장 오버팩을 도입했다.

 미국 
1970년대 후반과 1980년대 초반, 많은 원자력 발전소의 냉각 수조가 저장된 사용후핵연료로 가득 차기 시작하면서 미국에서 대체 저장의 필요성이 커지기 시작했다. 당시 운영 중인 국립 핵 저장 시설이 없었기 때문에, 공기업들은 사용후핵연료를 저장할 방안을 모색하기 시작했다. 건식 저장은 사용후핵연료 저장의 실용적인 옵션이자 냉각 탱크에 많은 양의 사용후핵연료를 두는 것보다 선호되는 것으로 결정되었다. 미국 최초의 건식 저장 시설은 원자력 규제 위원회(NRC)에 의해 1986년 버지니아주의 서리 원자력 발전소에서 허가되었다. 네바다주의 유카산은 2017년에 개장할 예정이었다. 그러나 2009년 3월 5일, 에너지부 장관 스티븐 추는 상원 청문회에서 유카산 부지가 더 이상 원자로 폐기물 저장 옵션으로 고려되지 않는다고 재차 강조했다.Hebert, H. Josef. 2009. “Nuclear waste won't be going to Nevada's Yucca Mountain, Obama official says .” Chicago Tribune. March 6, 2009, 4. Accessed 2009-03-06. 2012년, NRC는 미국의 많은 원자력 발전소가 2015년까지 사용후핵연료 수조의 공간이 부족해져 대체 저장이 필요하게 될 것이라고 예측했다.

2008년 NRC 지침은 연료를 건식 캐스크로 옮기기 전에 최소 5년 동안 저장 수조에서 보관해야 한다고 규정한다. 업계 표준은 약 10년이다. NRC는 미국에서 사용되는 건식 캐스크가 "홍수, 토네이도, 발사체, 극한 온도 및 기타 특이한 시나리오에 저항하도록 설계되었다"고 설명한다.

사용후핵연료는 현재 점점 늘어나는 발전소 부지의 건식 캐스크 시스템과 아이다호폴스 근처 아이다호 국립연구소에 위치한 임시 시설에 저장되어 있다. 2009년 말 기준으로, 상업용 사용후핵연료 13,856 톤, 즉 약 22%가 건식 캐스크에 저장되어 있었다.

1990년대, NRC는 "결함 있는 건식 캐스크 용접으로 인한 균열 및 품질 보증 문제에 반복적으로 대처해야 했다. 헬륨이 일부 캐스크로 새어 들어가 온도를 높이고 연료 부식을 가속화했다."벤저민 K. 소바쿨 (2011). 핵에너지의 미래를 논하다: 원자력 에너지에 대한 비판적 세계 평가, World Scientific, p. 144.

2011년 네바다주의 유카산 핵 폐기물 저장소에 대한 연방 예산이 0으로 책정되면서, 더 많은 핵 폐기물이 건식 캐스크에 저장되기 시작했다. 이들 캐스크 중 다수는 염분 공기 환경이 존재하는 해안 또는 호숫가 지역에 저장되어 있으며, 매사추세츠 공과대학교는 이러한 환경에서 부식이 30년 이내에 발생할 수 있다고 가정했고, NRC는 일부에서 희망하는 대로 캐스크를 100년 동안 사용할 수 있는지 여부를 연구하고 있었다.

2023년 NRC 웹사이트에 따르면, 캘리포니아의 디아블로 캐년 발전소에서 건식 캐스크 저장고에 보관된 사용후핵연료는 10년 이상 저장 후에도 부식 징후를 보이지 않았으며, 부식되기 전에 1800년 동안 지속될 수 있는 것으로 보인다. 초기 연료 장전부터 제거 및 최종 건식 캐스크 저장에 이르는 과정과 원격 취급을 다루는 회사 비디오는 다양한 비디오 호스팅 도메인에서 볼 수 있다.Dry Fuel Storage (Yankee Rowe).Spent Fuel Storage at Diablo Canyon Power Plant.

 캐나다 
캐나다에서는 지상 건식 저장이 사용되었다. 온타리오 파워 제너레이션은 달링턴 원자력 발전소 부지에 건식 저장 캐스크 시설 Ontario Power Generation; Darlington Waste Management Facility.을 건설 중이며, 이는 피커링 원자력 발전소와 브루스 원자력 발전소의 기존 시설과 여러 면에서 유사할 것이다. 뉴브런즈윅 파워 코퍼레이션의 르프로 포인트 원자력 발전소와 하이드로 퀘벡의 젠틸리 원자력 발전소도 모두 건식 저장 시설을 운영하고 있다.

 독일 

건식 캐스크를 사용하는 중앙 저장 시설은 아하우스에 위치해 있다. 2011년 기준으로 311개의 캐스크가 보관되어 있었는데, 토륨 고온 원자로에서 온 305개, 네카르베스트하임 원자력 발전소에서 온 3개, 군트렘밍겐 원자력 발전소에서 온 3개였다. 군트렘밍겐에서 아하우스 부지로의 운송은 상당한 대중의 반대에 부딪혔고, 발전소 운영자와 정부는 나중에 그러한 캐스크를 발전소에 보관하기로 합의했다.

CASTOR ()는 사용후핵연료(핵 폐기물의 한 유형)를 저장하는 데 사용되는 건식 캐스크의 등록 상표이다. CASTOR는 독일의 핵 서비스 제공업체인 게셀샤프트 퓌르 누클레아르-서비스 (GNS)에서 제조한다.

CONSTOR는 GNS에서 제조하는 사용후핵연료 및 고준위 폐기물 운송 및 장기 저장을 위한 캐스크이다. 내층과 외층은 강철이며, 콘크리트 층이 그 안에 있다. V/TC 모델의 9미터 낙하 시험은 2004년에 실시되었으며, 결과는 예상과 일치했다.

 불가리아 
2008년, 코즐로두이 원자력 발전소 관계자들은 2010년 말 이전에 코즐로두이 원전 부지에 34개의 CONSTOR 캐스크를 사용할 의사를 밝혔다.

 리투아니아 
현재 폐쇄된 이그날리나 원자력 발전소의 사용후핵연료는 2000년대 동안 CASTOR 및 CONSTOR 저장 캐스크에 보관되었다.

 러시아 
시베리아 크라스노야르스크 변경주 젤레즈노고르스크의 광화학 단지에 있는 러시아의 사용후핵연료 건식 저장 시설인 HOT-2는, 일련의 구획에 사용후핵연료(VVER 및 RBMK 모두)를 수용하도록 설계되었기 때문에 엄밀히 말해 '캐스크' 시설은 아니다. 시설의 구조는 모놀리식 철근 콘크리트 벽과 상하 슬래브로 이루어져 있으며, 실제 저장 구획은 철근 콘크리트 칸막이로 형성된다. 연료는 공기의 자연 대류에 의해 냉각될 예정이다. 시설의 설계 용량은 37,785톤의 우라늄이다. 현재 건설 중이며 시운전 단계에 있다.

 우크라이나 
우크라이나에서는 6개 원자로(VVER-1000 원자로)를 가진 자포리자 원자력 발전소의 사용후핵연료를 2001년부터 건식 저장 시설에 보관하고 있으며, 이는 구 소련에서 가장 오랫동안 운영된 시설이다. 이 시스템은 현재는 없어진 미국의 듀크 엔지니어링이 설계했으며, 저장 캐스크는 현지에서 제조되었다.

1986년 사고가 발생한 체르노빌 원자력 발전소(흑연감속 비등경수 압력관형 원자로 원자로)에 건식 사용후핵연료 저장 시설을 건설하기 위한 또 다른 프로젝트가 홀텍 인터내셔널(미국)과 함께 진행 중이다. 이 프로젝트는 처음에는 프랑스의 프라마톰(현재 아레바)과 함께 시작되었으나, 기술적인 문제로 중단되었다가 종료되었다. 홀텍은 원래 사용후핵연료를 탈수하는 하청업체로 고용되었으나, 결국 전체 프로젝트를 맡게 되었다.

 같이 보기 
 심층 지질 저장소
 듀크리트
 핵 재앙 및 방사능 사고 목록
 원자력 시설 해체
 핵 플라스크
 프라이빗 연료 저장: 유타주 제안 저장 시설

 각주 

 외부 링크 
 NRC: Dry Cask Storage
 United States Nuclear Waste Technical Review Board, Evaluation of the Technical Basis for Extended Dry Storage and Transportation of Used Nuclear Fuel 2010
 Locations of Independent Spent Fuel Storage Installations

분류:방사성 폐기물