방사성 폐기물

Radioactive waste
태국 원자력 기술 연구소(TINT)의 저준위 방사성 폐기물 배럴.

방사성 폐기물은 방사성 물질을 포함하는 위험 폐기물의 일종이다.방사성 폐기물은 핵의학, 핵연구, 원자력발전, 희토류 채굴, 핵무기 [1]재처리를 포함한 많은 활동의 결과물이다.방사성 폐기물의 보관과 처리는 인간의 건강과 환경을 보호하기 위해 정부 기관에 의해 규제된다.

방사성 폐기물은 소량의 단수명 방사능을 포함하는 종이, 누더기, 공구, 의류와 같은 저준위 폐기물(LLW), 높은 방사능을 포함하고 일부 차폐를 필요로 하는 중간준위 폐기물(ILW), 높은 방사능과 고온으로 인해 발생하는 고준위 폐기물(HLW)로 크게 분류된다.냉각과 차폐가 필요합니다.

핵 재처리 공장에서는 사용후 핵연료의 약 96%가 우라늄 기반 및 혼합산화물(MOX) 연료로 재활용됩니다.나머지 4%는 소량의 악티니드와 핵분열 생성물이며, 후자는 안정적이고 빠르게 붕괴되는(사용후 핵연료 저장조 내에서 이미 붕괴된) 원소, Strontium-90과 세슘-137과 같은 중생 핵분열 생성물, 그리고 최종적으로 수십만 개의 반감기를 가진 7개의 장수 핵분열 생성물이다.수백만 년까지.한편 마이너 액티니드는 중성자 포획에 의해 생성되는 우라늄과 플루토늄 이외의 무거운 원소이다.그들의 반감기는 몇 년에서 수백만 년이며 알파 방출체로서 그들은 특히 방사능에 독성이 있다.이러한 모든 원소의 사용은 제안되고 있지만, PUREX 프로세스를 사용한 상업적인 규모의 재처리는 핵분열 생성물과 함께 폐기물로 처리된다.그 후 폐기물은 깊은 지질 저장고에 보관하기 위해 유리 모양의 세라믹으로 변환됩니다.

방사성 폐기물을 보관해야 하는 시간은 포함된 폐기물의 종류와 방사성 동위원소에 따라 달라진다.방사성 폐기물 보관에 대한 단기적 접근법은 표면 또는 표면 근방에서의 분리 및 보관이었다.깊은 지질 저장소에 매장하는 것은 고준위 폐기물을 장기간 보관할 때 선호되는 솔루션이며, 재사용과 변환은 HLW 재고를 줄이는 데 선호되는 솔루션입니다.사용후핵연료 재활용의 경계는 규제 및 경제적이며, 화학적 분리 과정이 매우 높은 순도를 달성할 수 없는 경우 방사능 오염의 문제이다.또한 원소는 유용하고 성가신 동위원소 모두에 존재할 수 있으며, 이 동위원소 사용을 위해서는 비용이 많이 들고 에너지 집약적인 동위원소 분리가 필요하다(현재는 비경제적인 전망).

국제원자력기구(IAEA)의 사용후핵연료 관리의 안전과 방사성폐기물 [2]관리의 안전에 관한 공동협약의 일환으로 대부분의 선진국에 대한 방사성폐기물 및 관리 접근방식의 요약이 정기적으로 제시되고 검토된다.

성격과 의의

방사성 폐기물의 양은 붕괴를 거쳐 전리방사선을 방출하는 불안정한 원소 동위원소인 다수의 방사성핵종으로 구성된다.동위원소마다 방사선의 종류와 수준이 다르며, 이는 서로 다른 시간 동안 지속된다.

물리

주요 기사:핵분열 생성물 수율
참고 항목: 방사성 붕괴
중수명
핵분열 생성물[구체적인 설명이 필요]
t½
(년)		 수율
(%)		 Q
(keV)		 β의
155에우 4.76 0.0803 252 β의
85Kr 10.76 0.2180 687 β의
113mCD 14.1 0.0008 316 β
90시르 28.9 4.505 2826 β
137Cs 30.23 6.337 1176 β의
121m스니 43.9 0.00005 390 β의
151SM 88.8 0.5314 77 β
장수명 핵분열 생성물
핵종 t1/2 수율 Q[a 1] β의
(마) (%)[a2] (keV)
99Tc 0.211 6.1385 294 β
126스니 0.230 0.1084 4050[a 3] β의
79세 0.327 0.0447 151 β
93Zr 1.53 5.4575 91 β의
135Cs 2.3 6.9110[a 4] 269 β
107PD 6.5 1.2499 33 β
129나 15.7 0.8410 194 β의
  1. ^ 붕괴 에너지는 β, 중성미자 및 β(있는 경우)로 분할된다.
  2. ^ 65당 열 중성자 F는 U이고 35는 Pu이다.
  3. ^ 붕괴 에너지 380 keV이지만 붕괴 생성물 Sb는 붕괴 에너지 3.67 MeV입니다.
  4. ^ 전작인 Xe는 중성자를 쉽게 흡수하기 때문에 열원자로가 낮다.

모든 방사성 폐기물의 방사능은 시간이 지남에 따라 약해진다.폐기물에 포함된 모든 방사성핵종은 반감기가 있다. 즉, 원자의 절반이 다른 핵종으로 붕괴하는 데 걸리는 시간이다.결국 모든 방사성 폐기물은 비방사성 원소(안정핵종)로 분해된다.방사성 붕괴는 반감기의 법칙을 따르기 때문에 붕괴 속도는 붕괴 기간에 반비례한다.즉, 요오드-129와 같이 수명이 긴 동위원소에서 나오는 방사선은 [3]요오드-131과 같은 수명이 짧은 동위원소보다 훨씬 덜 강할 것이다.두 표는 주요 방사성 동위원소, 반감기, 그리고 우라늄-235의 핵분열 수율에 대한 방사선 수율을 보여준다.

방사성 물질에 의해 방출되는 전리방사선의 에너지와 종류 또한 [4]인간에 대한 그것의 위협을 결정하는 중요한 요소이다.방사성 원소의 화학적 성질에 따라 그 물질이 얼마나 움직이는지, 그리고 그것이 얼마나 환경 속으로 퍼지고 [5]인간을 오염시킬 가능성이 결정될 것이다.이는 많은 방사성 동위원소가 안정적인 상태로 즉시 붕괴하는 것이 아니라 붕괴 사슬 내의 방사성 붕괴 생성물에 의해 최종적으로 안정된 상태에 도달하기 때문에 더욱 복잡해진다.

약동학

방사성 폐기물에 노출되면 이온화 방사선 노출로 인해 건강에 영향을 미칠 수 있다.사람의 경우, 1시버트 선량은 [6]암 발병 위험을 5.5% 수반하며, 규제 기관은 그 위험이 낮은 선량의 경우에도 선량에 선형적으로 비례한다고 가정한다.이온화 방사선은 염색체 [7]결실을 일으킬 수 있다.태아와 같은 발달 중인 유기체가 조사되면 선천적 결함이 유발될 수 있지만, 이 결함이 배우자 또는 배우자 형성 세포에 있을 가능성은 낮다.인간의 방사선 유도 돌연변이의 발생률은 대부분의 포유동물과 마찬가지로 매우 작습니다. 자연 세포 복구 메커니즘 때문에, 많은 것들이 이제 막 밝혀졌습니다.이러한 메커니즘은 DNA, mRNA 및 단백질 복구에서부터 결함이 있는 단백질의 내부 리소좀 소화, 심지어 세포 자살까지 다양하다[8].

붕괴 모드와 원소의 약동학(신체가 원소를 처리하는 방법 및 얼마나 빠른지)에 따라 방사성 동위원소의 특정 활동에 대한 피폭으로 인한 위협은 달라진다.예를 들어 요오드-131은 단수명 베타 및 감마 이미터이지만, 갑상선에 집중되어 있기 때문에 수용성이기 때문에 소변을 통해 빠르게 배출되는 세슘-137보다 부상을 일으킬 가능성이 높다.이와 유사하게 알파 방출 악티니드와 라듐은 생물학적 반감기가 길고 방사선이 생물학적 효과가 높아 축적된 에너지 양당 조직에 훨씬 더 큰 피해를 주기 때문에 매우 유해한 것으로 간주됩니다.이러한 차이로 인해 생물학적 손상을 판단하는 규칙은 방사성 동위원소, 피폭 시간 및 때로는 방사성 동위원소를 포함하는 화합물의 특성에 따라 크게 다르다.

원천

반감기별 악티니드 및 핵분열 생성물
붕괴사슬에 의한 액티니드[9] 반감기
범위(a)		 수율에 의한[10] U의 핵분열 생성물
4n 4n + 1 4n + 2 4n + 3 4.5–7% 0.04–1.25% 0.001% 미만
228라№ 4 ~ 6 a 155에우þ
244Cmƒ 241푸ƒ 250Cf 227AC№ 10 ~ 29 a 90시르 85Kr 113mCDþ
232Uƒ 238푸ƒ 243Cmƒ 29~97 a 137Cs 151SMþ 121m스니
248Bk[11] 249Cfƒ 242m암ƒ 141 ~ 351 a

어떤 핵분열 생성물도 100a~210ka의 반감기를 가지고 있지 않다...

241암ƒ 251Cfƒ[12] 430~900 a
226라№ 247Bk 1.3~1.6ka
240푸 229Th(Th) 246Cmƒ 243암ƒ 4.7~7.4ka
245Cmƒ 250Cm 8.3~8.5ka
239푸ƒ 24.1ka
230Th№(Th) 231빠№ 32~76ka
236Npƒ 233Uƒ 234U№ 150~250ka 99Tc₡ 126스니
248Cm 242푸 327 ~ 375 ka 79세₡
1.53 Ma 93Zr
237Npƒ 2.1 ~ 6.5 Ma 135Cs₡ 107PD
236U 247Cmƒ 15 ~ 24 Ma 129나₡
244푸 80 Ma

...15.7 Ma[13] 이상

232Th№(Th) 238U№ 235Uƒ№ 0.7~14.1 Ga

방사성 폐기물은 많은 발생원에서 나온다.원자력 발전소, 핵무장 또는 핵연료 처리 시설을 보유한 국가에서는 폐기물의 대부분이 핵연료 순환과 핵무기 재처리로부터 발생한다.기타 공급원에는 의료폐기물과 산업폐기물, 석탄, 석유, 가스의 처리 또는 소비로 농축될 수 있는 자연발생방사성물질(NORM) 및 다음과 같이 일부 광물이 포함된다.

핵연료 사이클

주요 기사:핵연료 주기 및 사용후 핵연료
다음 항목도 참조하십시오.원자력

프런트 엔드

핵연료 주기의 앞쪽 끝에서 나오는 폐기물은 보통 우라늄 추출에서 나오는 알파 방출 폐기물이다.그것은 종종 라듐과 그 부패 생성물을 함유하고 있다.

광산에서 나오는 이산화우라늄(UO2) 농축물은 건물에서 사용되는 화강암보다 수천 배 정도 방사성입니다.황색케이크(UO)에서38 정제된 후 6불화우라늄(UF)으로6 전환되며, 가스로서 U-235 함량을 0.7%에서 약 4.4%(LEU)로 증가시킨다.그런 다음 원자로 연료 [14]원소로 조립하기 위한 경질 세라믹 산화물2(UO)로 변환됩니다.

농축의 주요 부산물은 열화 우라늄(DU)이며, 주로 U-238 동위원소이며, U-235 함량은 약 0.3%이다.UF 또는 UO로38 저장됩니다6.일부는 매우 높은 밀도로 인해 대전차 포탄과 같은 가치가 있는 용도에 사용되며, 적어도 한 번은 범선 [15]용골도 사용됩니다.그것은 또한 혼합 산화물 연료(MOX)를 만들고, 현재 원자로 연료로 전환되고 있는 무기 비축물로부터 고농축 우라늄을 희석 또는 하향 블렌딩하기 위해 플루토늄과 함께 사용된다.

백엔드

다음 항목도 참조하십시오.핵재처리

대부분 사용후 연료봉인 핵연료주기는 베타와 감마선을 방출하는 핵분열 생성물과 우라늄-234(반감기 24만5000년), 넵투늄-237(214만4000년), 플루토늄-238(87.7년), 아메리슘-241(432년) 등 알파 입자를 방출하는 악티니드를 포함하고 있다.예를 들어 캘리포늄(캘리포늄-251의 경우 898년의 반감기)과 같은 테이터입니다.이 동위원소들은 원자로에서 형성된다.

연료를 만드는 우라늄의 처리와 사용후 연료의 재처리를 구별하는 것이 중요하다.사용후 연료에는 핵분열의 고방사능 생성물이 포함되어 있습니다(아래의 고준위 폐기물 참조).이들 중 많은 것이 중성자 흡수제이며, 이 맥락에서 중성자 독이라고 불립니다.이들은 결국 제어봉을 완전히 제거하더라도 연쇄반응이 멈출 정도로 많은 중성자를 흡수하는 수준까지 축적된다.이 시점에서, 상당한 양의 우라늄-235와 플루토늄이 여전히 존재하더라도, 연료는 원자로에서 새로운 연료로 대체되어야 한다.미국에서는 이 사용이 끝난 연료가 보통 "저장"되는 반면, 러시아, 영국, 프랑스, 일본, 인도 같은 다른 나라에서는 핵분열 생성물을 제거하기 위해 연료를 재처리하고, 그 후에 연료를 다시 [16]사용할 수 있습니다.연료에서 제거된 핵분열 생성물은 고준위 폐기물의 농축 형태이며, 이 과정에서 사용되는 화학 물질이다.대부분의 국가가 단일 플루토늄 사이클을 통해 연료를 재처리하는 반면 인도는 여러 플루토늄 재활용 계획을 세우고 있고 러시아는 폐쇄 [18]사이클을 추진하고 있다.

연료 조성 및 장기 방사능

세 가지 연료 유형에 대한 U-233의 활성.MOX의 경우 U-233은 U-235에 의한 중성자 흡수에 의해 원자로에서 생성된 Np-237의 붕괴에 의해 생성되기 때문에 처음 65만 년 동안 증가한다.
참고 항목: 사용후 핵연료 및 고준위 폐기물
주요 기사: 장수명 핵분열 생성물
세 가지 연료 유형에 대한 총 활동입니다.영역 1에는 단수명 핵종, 영역 2에는 Sr-90과 Cs-137의 방사선이 있고, 맨 오른쪽에는 Np-237과 U-233의 붕괴가 있다.

원자로에서 다른 연료를 사용하면 사용후핵연료(SNF) 구성이 달라지며 활동 곡선이 달라진다.가장 풍부한 물질은 다른 우라늄 동위원소, 기타 악티늄, 핵분열 생성물 및 활성화 [19]생성물과 함께 U-238이다.

연료 주기의 백엔드에서 나오는 장기수명 방사성 폐기물은 SNF에 대한 완전한 폐기물 관리 계획을 설계할 때 특히 중요하다.장기적인 방사능 붕괴를 볼 때, SNF의 악티니드는 특징적으로 긴 반감기로 인해 상당한 영향을 미친다.원자로에 연료를 공급하느냐에 따라 SNF의 액티니드 성분이 달라진다.

이러한 효과의 예는 토륨과 함께 핵연료를 사용하는 것이다.Th-232는 중성자 포획 반응과 두 번의 베타 마이너스 붕괴를 거쳐 핵분열성 U-233을 생성할 수 있는 비옥한 물질이다.토륨이 포함된 주기의 SNF는 U-233을 포함할 것이다.그 방사성 붕괴는 SNF의 약 100만 년의 장기 활동 곡선에 강한 영향을 미칠 것이다.세 가지 SNF 유형에 대한 U-233 관련 액티비티의 비교는 오른쪽 상단 그림에 나와 있습니다.연소되는 연료는 원자로급 플루토늄(RGPu), 무기급 플루토늄(WGPu), 혼합산화물연료(MOX, 토륨 없음)다.RGPu 및 WGPu의 경우 U-233의 초기 양과 약 100만 년의 붕괴를 확인할 수 있습니다.이는 세 가지 연료 유형의 총 활성 곡선에 영향을 미칩니다.MOX 연료에 U-233 및 그 도터 제품이 처음 존재하지 않으면 오른쪽 아래 그림의 영역 3에서 활성도가 낮아지지만 RGPu 및 WGPu의 경우 완전히 붕괴되지 않은 U-233이 존재하기 때문에 곡선이 더 높게 유지됩니다.핵 재처리는 사용후 연료에서 악티니드를 제거하여 사용 또는 파괴할 수 있다(장수 핵분열 생성물 act 악티니드 참조).

확산 우려

다음 항목도 참조하십시오.핵확산과 원자로급 플루토늄

우라늄과 플루토늄은 핵무기이기 때문에 확산 우려가 있었다.일반적으로 플루토늄은 (사용후 핵연료에서) 원자로급 플루토늄이다.핵무기 제조에 매우 적합한 플루토늄-239 외에도 플루토늄-240, 플루토늄-241, 플루토늄-238 등 바람직하지 않은 오염물질이 다량 함유돼 있다.이러한 동위원소는 분리가 매우 어렵고 핵분열성 물질을 얻는 보다 비용 효율적인 방법(예: 우라늄 농축 또는 전용 플루토늄 생산 원자로)[20]이 존재한다.

고준위 폐기물은 고방사능 핵분열 생성물로 가득 차 있으며, 대부분은 비교적 수명이 짧다.이것은 폐기물이 깊은 지질학적 저장고에 저장될 경우 핵분열 생성물이 수년간 부패하여 폐기물의 방사능을 감소시키고 플루토늄에 쉽게 접근할 수 있기 때문에 우려되는 사항이다.바람직하지 않은 오염물질인 Pu-240은 Pu-239보다 빠르게 부패하기 때문에 폭탄물질의 품질은 시간이 지남에 따라 향상된다(단, 그 기간 동안 그 양은 감소한다).따라서, 일부에서는 시간이 지남에 따라, 이러한 깊은 저장 지역이 "플루토늄 광산"이 될 가능성이 있으며, 이 곳에서 비교적 거의 어렵지 않게 핵무기를 얻을 수 있다고 주장한다.후자의 아이디어를 비판하는 사람들은 밀폐된 깊은 저장 영역에서 유용한 재료를 회수하는 것이 어렵기 때문에 다른 방법을 선호한다고 지적했습니다.특히 높은 방사능과 열(주변 암석의 경우 80°C)은 저장 영역의 채굴 어려움을 크게 증가시키고 필요한 농축 방법은 자본 비용이 높습니다.[21]

Pu-239는 무기에 적합하고 반감기가 매우9 긴 U-235로 감쇠한다.따라서 플루토늄은 부패하여 우라늄-235를 남길 수 있다.그러나 최신형 원자로는 U-238에 비해 U-235가 적당히 농축되어 있기 때문에 U-238은 플루토늄 붕괴에 의해 생성된 U-235의 변성제 역할을 계속한다.

이 문제에 대한 한 가지 해결책은 플루토늄을 재활용하여 고속 원자로에서 연료로 사용하는 것이다.화금속의 고속로에서는 분리된 플루토늄과 우라늄이 악티니드에 오염되어 핵무기에 사용할 수 없다.

핵무기 폐기

핵무기 폐로 폐기물은 삼중수소와 아메리슘을 제외하고 베타 또는 감마 활성을 많이 포함할 가능성이 낮다.그것은 폭탄에 사용되는 핵분열 물질인 Pu-239와 같은 알파 방출 액티니드와 Pu-238이나 Po와 같은 훨씬 더 높은 특정 활성을 가진 물질을 포함할 가능성이 더 높다.

과거에 원자폭탄의 중성자 트리거는 베릴륨과 폴로늄과 같은 고활성 알파 방출체였다. 폴로늄의 대체물은 Pu-238이다.국가 안보상의 이유로 현대 폭탄의 설계 세부 사항은 일반적으로 공개되지 않는다.

일부 설계에는 Pu-238을 사용하는 방사성 동위원소 열전 발생기가 포함되어 있어 장치 내 전자장치에 장기간 전력을 공급할 수 있다.

재장착 예정인 구형 폭탄의 핵분열 물질에는 플루토늄 동위원소의 붕괴 생성물이 포함될 가능성이 높다. 여기에는 Pu-240 불순물의 U-236과 Pu-239의 붕괴로 인한 U-235가 포함될 가능성이 높다. 이러한 Pu 동위원소의 반감기가 상대적으로 길기 때문에 방사성 붕괴로 인한 폐기물이 포함될 수 있다.어떤 경우에도 Pu-239 자체보다 훨씬 덜 위험합니다(단순 방사능 측면에서도).

Pu-241의 베타 붕괴는 Am-241을 형성한다. 아메리슘은 감마 방출체(작업자에 대한 외부 노출 증가)이며 열을 발생시킬 수 있는 알파 방출체이기 때문에 아메리슘의 성장 중 문제는 Pu-239와 Pu-240의 붕괴보다 더 클 수 있다.플루토늄은 여러 가지 다른 과정을 통해 아메리슘으로부터 분리될 수 있다. 즉, 열화학적 과정과 수성/유기용매 추출이 포함된다.잘린 PUREX 유형 추출 프로세스는 분리를 위한 가능한 방법 중 하나입니다.자연발생 우라늄은 U-238의 99.3%와 U-235의 0.7%만을 함유하고 있기 때문에 핵분열성이 없다.

레거시 폐기물

전형적으로 라듐 산업, 우라늄 채굴 및 군사 프로그램과 관련된 과거 활동으로 인해 많은 현장에 방사능이 있거나 방사능에 오염되어 있다.미국 에너지부는 "수백만 갤런의 방사성 폐기물"과 "수천 톤의 사용후 핵연료와 물질" 그리고 "오염된 토양과 물의 엄청난 [22]양"이 존재한다고 밝혔습니다.엄청난 양의 폐기물에도 불구하고, DOE는 현재 [22]오염된 모든 현장을 2025년까지 성공적으로 청소한다는 목표를 밝혔다.예를 들어 오하이오주 퍼널드에는 "3천100만 파운드의 우라늄 제품", "25억 파운드의 폐기물", "275만 입방 야드의 오염된 토양과 잔해", "기초인 그레이트 마이애미 대수층의 223 에이커 부분에는 음용 [22]기준 이상의 우라늄 수치가 있었다."미국은 적어도 108개 부지를 오염되어 사용할 수 없는 지역으로 지정했으며 때로는 수천 에이커의 [22][23]면적을 가지고 있다.DOE는 최근 개발된 거멜팅 [citation needed]방법을 사용하여 2025년까지 상당 부분 또는 전부를 청소하거나 완화하기를 희망하지만, 작업이 어려울 수 있으며 일부는 완전히 교정되지 않을 수 있다는 것을 인정한다.이 108개의 더 큰 명칭 중 하나인 Oak Ridge National Laboratory에서는 37,000에이커(150km2) [22]부지의 세 구역 중 하나에 적어도 "167개의 알려진 오염 물질 방출 지점"이 있었다.그러나 일부 미국 사이트는 본질적으로 규모가 작았고, 정리 문제는 해결하기가 더 쉬웠으며, DOE는 여러 [22]사이트에 대한 정리 또는 최소한 폐쇄를 성공적으로 완료했다.

약

방사성 의료 폐기물은 베타 입자와 감마선 방출체를 포함하는 경향이 있다.그것은 크게 두 종류로 나눌 수 있다.진단핵의학에서는 테크네튬-99m와 같은 다수의 단수명 감마 방출체가 사용된다.이들 중 상당수는 일반 폐기물로 폐기하기 전에 단시간 동안 부패시켜 폐기할 수 있다.괄호 안에 반감기가 있는 다른 동위원소에는 다음이 포함된다.

산업

산업용 선원 폐기물에는 알파, 베타, 중성자 또는 감마 방출체가 포함될 수 있다.감마 방사체는 방사선 촬영에 사용되는 반면 중성자 방출원은 유정 [24]로깅과 같은 다양한 용도에 사용된다.

자연발생 방사성 물질

ORNL에 의해 1937-2040년에 걸쳐 누적 2.9Mt에 이를 것으로 예측된 석탄 연소에서 발생하는 연간 우라늄 및 토륨 방사성 동위원소 방출량. [25]전 세계 석탄 연소는 약 637Gt.

자연방사능을 포함하는 물질을 NORM(자연발생방사능물질)이라고 한다.거나 집중한다 이 자연 방사능( 그러한 광산 표면에 또는 농축 ash 생산하는데 석탄을 태우는 것을로)를 노출합니다 인간의 처리 후에, 기술적(TENORM)[26]우라늄의 붕괴 체인에서 이 폐기물의 많은 알파particle-emitting 물질과 자연적으로 발생하는 방사성 물질로 강화되게 된다. tho리움. 인체의 주요 방사선 공급원은 칼륨-40(40K)으로, 일반적으로 한 번에 체내에서 17밀리그램, 하루에 0.4밀리그램의 방사능을 [27]섭취한다.대부분의 암석, 특히 화강암은 포함된 칼륨-40, 토륨, 우라늄 때문에 방사능이 낮다.

일반적으로 위치에 따라 연간 1밀리시버트(mSv)에서 13mSv까지 다양하며,[28] 자연 방사성 동위원소의 평균 방사선 피폭은 전 세계적으로 1인당 연간 2.0mSv이다.이는 일반적인 총 투여량의 대부분을 차지한다 (전체 인구에 걸쳐 평균 0.6 mSv, 우주선의 0.4 mSv, 과거 대기 핵 실험의 유산으로 인한 0.005 mSv, 체르노빌 재난의 0.002 Mv).om 핵연료 사이클).[28]

TENORM은 원자로 폐기물만큼 제한적으로 규제되지 않지만,[29] 이러한 물질의 방사선 위험에는 큰 차이가 없다.

석탄

석탄은 소량의 방사성 우라늄, 바륨, 토륨, 칼륨을 함유하고 있지만, 순수한 석탄의 경우, 이것은 지구 지각에 있는 원소들의 평균 농도보다 훨씬 낮다.주변 지층은 셰일이나 진흙암일 경우 보통보다 약간 많은 양을 함유하고 있으며, 이는 또한 '더러운'[25][30] 석탄의 회분 함량에 반영될 수 있다.더 활동적인 화산재 미네랄은 잘 [25]타지 않기 때문에 정확히 플라이 애쉬에 농축된다.플라이 애쉬의 방사능은 흑색 셰일과 비슷하고 인산염 암석보다는 적지만, 플라이 애쉬의 [31]소량이 흡입할 수 있는 대기권에 도달하기 때문에 더 걱정이다.미국 방사선방호측정위원회(NCRP) 보고서에 따르면 1000MWe 발전소의 인구 피폭량은 석탄 발전소의 연간 490명으로 원전(4.8명-렘/년)의 100배에 달한다.광산에서 폐기물 처리까지의 전체 핵연료 주기의 피폭은 연간 136명이고, 광산에서 폐기물 처리까지의 석탄 사용에 해당하는 값은 "아마도 알려지지 않았다".[25]

석유 및 가스

석유 및 가스 산업의 잔류물에는 라듐과 라듐의 붕괴 생성물이 포함되어 있는 경우가 많습니다.유정의 황산염 비늘은 라듐이 매우 풍부할 수 있는 반면, 유정의 물, 기름, 가스는 종종 라돈을 포함합니다.라돈은 분해되어 고체 방사성 동위원소를 형성하여 배관 내부에 피막을 형성한다.석유 가공 공장에서 프로판이 처리되는 [32]공장의 영역은 라돈이 프로판과 유사한 끓는점을 가지기 때문에 종종 공장의 더 오염된 영역 중 하나이다.

방사능 원소는 원유와 소금물에 직접 접촉하는 작업자가 건강에 부정적인 영향을 미치는 선량에 실제로 노출될 수 있는 일부 유정에서 산업적인 문제이다.염수에 이러한 원소의 농도가 비교적 높기 때문에, 그 폐기 또한 기술적인 문제가 되고 있습니다.그러나 미국에서는 1980년대 [33]이후 방사성 물질이나 독성 물질 함량에 관계없이 소금물은 위험한 폐기물 규제에서 제외되어 폐기될 수 있다.

희토류 채굴

희토류 광석에는 토륨, 라듐 등의 방사성 원소가 자연적으로 존재하기 때문에 채굴 작업에서는 약간의 방사성 [34]폐기물과 광상이 생성되기도 한다.

참고 항목: Rare-earth_element » 환경 관련 고려 사항

분류

방사성 폐기물의 분류는 국가에 따라 다르다.방사성 폐기물 안전 규격(RADWASS)을 발행하는 IAEA도 중요한 [35]역할을 한다.영국에서 [36]발생하는 다양한 유형의 폐기물 비율:

  • 94% – 저준위 폐기물(LLW)
  • 최대 6 % – 중준위 폐기물(ILW)
  • 1% 미만 – 고준위 폐기물(HLW)

제분소 미싱

주요 기사:우라늄 미행
다음 항목도 참조하십시오.우라늄 제분 미행 교정 조치
초저준위 폐기물 제거

우라늄 미립은 우라늄을 함유한 광석을 거칠게 가공해 남은 부산물이다.그들은 유의미한 방사능을 가지고 있지 않다.1946년 원자력법(Automic Energy Act)의 절에서 제분소 미싱은 11(e)2 폐기물로 언급되기도 한다.우라늄 공장 테일링에는 납이나 비소와 같은 화학적으로 위험한 중금속도 포함되어 있습니다.특히 콜로라도, 뉴멕시코, 유타의 많은 오래된 광산 현장에는 거대한 우라늄 공장들이 남아 있다.

방앗간 꼬리날개는 방사능이 많지 않지만 반감기가 길다.제분소 테일링에는 라듐, 토륨 및 미량의 [37]우라늄이 포함되어 있는 경우가 많습니다.

저준위 폐기물

주요 기사: 저준위 폐기물

저준위 폐기물(LLW)은 병원과 산업 및 핵연료 사이클에서 발생한다.저준위 폐기물에는 종이, 누더기, 공구, 의류, 필터 및 소량의 단수명 방사능이 포함된 기타 물질이 포함된다.방사성 물질에 오염될 가능성이 희박한 경우에도 일반적으로 활성 영역의 어느 지역에서나 발생하는 물질은 예방조치로 LLW로 지정된다.이러한 LLW는 일반적으로 일반 사무실 블록과 같은 비활동 영역에 폐기된 동일한 물질에서 예상한 것보다 높은 방사능을 나타내지 않는다.LLW의 예로는 헝겊 닦기, 걸레 닦기, 의료용 튜브, 실험실 동물 시체 [38]등이 있습니다.LLW 폐기물은 영국 [1]전체 방사성 폐기물 부피의 94%를 차지한다.

일부 고활성 LLW는 취급 및 운송 중에 차폐가 필요하지만 대부분의 LLW는 얕은 육지 매몰에 적합합니다.부피를 줄이기 위해 폐기 전에 압축하거나 소각하는 경우가 많습니다.저준위 폐기물은 클래스 A, 클래스 B, 클래스 C 및 GTCC(Greater Than Class C)의 4가지 클래스로 나뉩니다.

중급 폐기물

사용후 연료 플라스크는 영국에서 철도로 운반된다.각 플라스크는 14인치(360mm) 두께의 고체강으로 구성되며 무게는 50t를 초과합니다.

중준위 폐기물(ILW)은 저준위 폐기물에 비해 방사능이 더 많이 포함되어 있다.일반적으로 차폐가 필요하지만 [39]냉각은 필요하지 않습니다.중준위 폐기물에는 레진, 화학 슬러지 및 금속 핵연료 피복재 및 원자로 폐로에 따른 오염물질이 포함된다.콘크리트 또는 역청에서 고화되거나 실리카 모래와 혼합되어 유리화 처리될 수 있다.일반적으로 단수명 폐기물(주로 원자로에서 나오는 비연료 물질)은 얕은 저장고에 매장되고, 장기수명 폐기물(연료 및 연료 재처리)은 지질 저장고에 매장된다.미국의 규정에는 이러한 폐기물 범주가 정의되어 있지 않습니다.이 용어는 유럽 등지에서 사용되고 있습니다.ILW는 영국 [1]전체 방사성 폐기물량의 6%를 생산한다.

고준위 폐기물

주요 기사:고준위 폐기물

고준위 폐기물(HLW)은 원자로와 핵연료 [40]재처리에 의해 생산된다.HLW의 정확한 정의는 국제적으로 다릅니다.사용후 핵연료봉은 핵분열 [41]생성물과 원자로 노심 내에서 생성된 초우라닉 원소를 가진 우라늄을 주로 포함하고 있다.사용후 연료는 고방사능이며 종종 뜨겁다.HLW는 원자력 발전 과정에서 생성되는 총 방사능의 95% 이상을 차지하지만, 영국에서 생성되는 모든 방사성 폐기물의 1% 미만에 기여한다.전체적으로 2019년까지 60년 동안 영국에서 진행된 핵 프로그램은 2150m의3 [1]HLW를 생산했다.

사용후 핵연료봉의 방사성 폐기물은 주로 세슘-137과 스트론튬-90으로 구성되지만, 초우라늄 [37]폐기물로 간주될 수 있는 플루토늄도 포함될 수 있다.이들 방사성 원소의 반감기는 상당히 다를 수 있다.세슘-137과 스트론튬-90과 같은 일부 원소는 반감기가 약 30년이다.한편, 플루토늄은 반감기가 24,000년까지 [37]연장될 수 있다.

전 세계 HLW의 양은 현재 매년 [42]약 12,000톤씩 증가하고 있습니다.1000메가와트 원자력 발전소는 매년 [43]약 27t의 사용후 핵연료를 생산한다.비교하자면, 미국에서만 석탄 발전소에서 생산되는[44] 재의 양은 연간 1억3000만 t으로 추정되며, 플라이 애쉬는 동등한 원자력 [45]발전소보다 100배 더 많은 방사선을 방출할 것으로 추정된다.

미국 전역에서 핵폐기물이 저장되는 현재 위치

2010년에는 전 세계적으로 [46]약 25만 t의 핵 HLW가 저장되었다고 추정되었다.여기에는 사고나 테스트에서 환경으로 유출된 금액은 포함되지 않습니다.일본은 2015년에 [47]17,000t의 HLW를 보유할 것으로 예상된다.2019년 현재, 미국은 90,000t [48]이상의 HLW를 보유하고 있다. HLW는 저장 또는 재처리를 위해 다른 국가로 운송되었으며, 경우에 따라서는 활성 연료로 반송되기도 한다.

고준위 방사성 폐기물 처리 논란은 원자력 발전의 글로벌 [49]확장에 큰 걸림돌이 되고 있다.대부분의 과학자들은 장기간에 걸쳐 제안된 주요 해결책은 광산이나 [50][51]깊은 시추공에 지질학적으로 매장하는 것이라는 데 동의한다.2019년 현재 민간 전용 고준위 핵폐기물은 소량의 HLW가 이전에 투자를 정당화하지 못했기 때문에 운영되지[49] 않는다.핀란드는 온칼로 사용후핵연료 저장소의 건설이 진전 단계에 있으며, 이 저장소는 수심 400-450m에서 2025년에 개방될 예정이다.프랑스는 Bure에 500m 깊이의 Cigeo 시설을 계획 중이다.스웨덴은 포르스마르크에 부지를 계획하고 있다.캐나다는 온타리오의 휴런 호수 근처에 680m 깊이의 시설을 계획하고 있다.대한민국은 [1]2028년경에 사이트를 열 계획이다.스웨덴 현장은 2020년 [52]현재 지역 주민의 80% 지지를 받고 있다.

일리노이주 그룬디 카운티에 있는 모리스 오퍼레이션은 현재 미국에서 유일한 사실상의 고준위 방사성 폐기물 보관소입니다.

초우라늄 폐기물

주요 기사:초우라늄 폐기물

미국 규제에서 정의한 초우라늄 폐기물(TRUW)은 형태나 발생원에 관계없이 고준위 폐기물을 제외하고 반감기가 20년 이상이고 농도가 100nCi/g(3.7MBq/kg) 이상인 알파 방출 초우라늄 방사성핵종에 오염된 폐기물이다.우라늄보다 큰 원자 번호를 가진 원소를 초우라늄(우라늄 너머)이라고 한다.TRUW는 반감기가 길기 때문에 중저준위 폐기물보다 더 조심스럽게 폐기됩니다.미국에서는 주로 핵무기 생산에 의해 발생하며, 의류, 공구, 누더기, 잔류물, 잔해 및 소량의 방사성 원소(주로 플루토늄)로 오염된 기타 품목으로 구성된다.

미국 법에 따르면 초우라성 폐기물은 폐기물 용기 표면에서 측정된 방사선량률을 기준으로 "접촉식"(CH)과 "원격식"(RH)으로 더 분류됩니다.CH TRUW는 표면 선량률이 시간당 200mrem(2mSv/h) 이하인 반면 RH TRUW는 표면 선량률이 200mrem/h(2mSv/h) 이상이다.CH TRUW는 고준위 폐기물의 매우 높은 방사능이나 높은 열 발생을 가지고 있지 않지만, RH TRUW는 표면 선량률이 최대 1,000,000 mrem/h(10,000 mSv/h)에 이를 정도로 높은 방사능을 가질 수 있다.미국은 현재 미국 [53]뉴멕시코주 폐기물 격리 파일럿 플랜트(WIPP)의 군사 시설에서 생성된 TRUW를 깊은 소금 층에 배치하고 있다.

예방

폐기물 축적을 줄이는 미래 방법은 발전량당 폐기물을 덜 배출하는 4세대 원자로를 위해 현재의 원자로를 단계적으로 폐기하는 것이다.러시아의 BN-800과 같은 고속 원자로는 또한 전통적인 [54]원자로에서 재생된 사용후 연료로 제조된 MOX 연료를 소비할 수 있다.

주요 기사: BN-800 원자로

영국의 핵폐로 당국은 2014년에 분리 플루토늄 관리에 대한 접근법의 진행 상황에 대한 입장서를 발행했다. 이 문서에는 NDA가 영국 [55]정부와 공유한 작업의 결론이 요약되어 있다.

관리

핵폐기물 운반용 현대식 중~고준위 컨테이너
다음 항목도 참조하십시오.고준위 방사성폐기물 관리, 핵폐기물 처리기술 목록 및 원자력발전의 환경영향

핵폐기물 관리에서 특히 우려되는 것은 수 천 년 후 사용후 핵연료 방사능을 지배하는 Tc-99(반감기 22만 년)와 I-129(반감기 1570만 년)의 두 가지 긴 수명 핵분열 생성물이다.사용후 연료에서 가장 문제가 되는 초우라늄 원소는 Np-237 (반감기 200만 년)과 Pu-239 (반감기 24,000 년)[56]이다.핵폐기물은 생물권과의 상호작용으로부터 격리시키기 위해 정교한 처리와 관리가 필요하다.이를 위해서는 일반적으로 처리가 필요하며, 그 후 폐기물의 보관, 처분 또는 무독성 [57]형태로의 전환과 관련된 장기적인 관리 전략이 필요합니다.전 세계 각국 정부는 폐기물 관리 및 처리 옵션을 검토하고 있지만, 장기적인 폐기물 관리 [58]솔루션에 대한 진전은 제한적입니다.

온칼로는 핀란드 서해안 에우라요키에 있는 올킬루오토 원자력 발전소 근처에 사용후 핵연료를[59][60] 최종 처분하기 위한 계획적인 심층 지질 저장소이다.온칼로의 최종 깊이에 있는 파일럿 동굴 사진.

20세기 후반에는 핵보유국이 [61]방사성 폐기물을 처리하는 몇 가지 방법을 연구했는데, 그 방법은 다음과 같다.

  • "지상 장기 스토리지", 구현되지 않음
  • 현재 비용이 너무 많이 들기 때문에 구현되지 않은 "외계에서의 폐기"(예를 들어 태양 내부)입니다.
  • "심층 시추공 폐기", 구현되지 않음
  • "암석 용해", 구현되지 않았습니다.
  • "침강 구역에서의 폐기"는 실행되지 않는다.
  • 소련, 영국,[62] 스위스, 미국, 벨기에, 프랑스, 네덜란드, 일본, 스웨덴, 러시아, 독일, 이탈리아 및 한국에 의한 해양 처분(1954–93)이것은 국제 협정에 의해 더 이상 허용되지 않습니다.
  • "하부 폐기"는 구현되지 않으며 국제 협정에 의해 허용되지 않습니다.
  • 남극조약에서 거부된 '빙상 폐기'
  • 소련과 미국의 "심층 우물 주입"
  • 핵변환, 불안정한 원자를 반감기가 짧은 원자로 바꾸기 위해 레이저를 사용하여 베타 붕괴를 일으킵니다.

미국에서는 불완전한 유카산 저장소의 [63]작업이 종료되면서 폐기물 관리 정책이 완전히 무너졌다.현재 사용후연료가 저장되는 원자력발전소는 70곳이다.블루 리본 위원회는 오바마 대통령에 의해 임명되어 이 문제와 미래의 낭비를 위한 미래의 선택지를 조사하게 되었다.깊은 지질 보고가 선호되는 [63]것 같다.2018년 노벨 물리학상 수상자인 제라르 모루는 치퍼드 펄스 증폭을 사용하여 고에너지 및 저시간 레이저 펄스를 발생시켜 (표적에 포함된) 고방사성 물질을 변환하여 반감기를 수천 년에서 몇 [64][65]분으로 크게 줄일 것을 제안했습니다.

초기 치료

유리화

셀라필드의 폐기물 유리화 공장

방사성 폐기물을 장기간 보관하려면 폐기물이 장기간 반응하거나 분해되지 않는 형태로 안정화되어야 합니다.이것을 하는 한 가지 방법은 유리화를 [66]통해서일 수 있다는 이론이 있다.현재 셀라필드에서는 고준위 폐기물(PUREX 1주기 추첨제)을 설탕과 혼합한 후 소성한다.소성에는 가열된 회전 튜브를 통해 폐기물을 통과시키는 작업이 포함됩니다.소성 목적은 폐기물의 물을 증발시키고 핵분열 생성물을 탈질하여 생성된 [67]유리의 안정성을 돕는 것입니다.

생성된 '칼신'은 파편화된 [68]유리와 함께 유도 가열로에 지속적으로 공급됩니다.생성된 유리는 폐기물이 응고될 때 유리 매트릭스에 결합되는 새로운 물질입니다.이 제품은 용융액으로 스테인리스 원통형 용기('원통형 용기')에 일괄 주입된다.냉각되면 유체가 유리로 응고("증착")됩니다.이 유리는 형성된 후 [69]방수성이 매우 높습니다.

실린더를 충전한 후 실린더 헤드에 씰을 용접한다.그런 다음 실린더를 세척합니다.외부 오염 여부를 검사한 후 강철 실린더는 보통 지하 저장소에 보관됩니다.이 형태로 폐기물은 수천 [70]년 동안 고정될 것으로 예상됩니다.

실린더 안의 유리는 보통 검은색 광택 물질이다.(영국에서) 이 모든 작업은 핫셀 시스템을 사용하여 수행됩니다.설탕은 루테늄 화학을 제어하고 방사성 루테늄 동위원소를 포함하는 휘발성4 RuO의 형성을 멈추기 위해 첨가된다.서양에서 유리는 보통 붕규산염 유리(Pyrex와 유사)인 반면, 구 소련에서는 인산염 [71]유리를 사용하는 것이 일반적입니다.일부(팔라듐, 기타 Pt족 금속 및 텔루루)는 유리와 분리되는 금속상을 형성하기 때문에 유리 내 핵분열 생성물의 양은 제한되어야 한다.벌크 유리화는 전극을 사용하여 토양과 폐기물을 녹여 지하에 [72]묻습니다.독일에서는 유리화 공장을 사용하고 있으며,[67][73] 이후 폐쇄된 소규모 시범 재처리 공장의 폐기물을 처리하고 있습니다.

인산염 세라믹스

유리화만이 폐기물을 장기간 반응하거나 분해되지 않는 형태로 안정화시키는 유일한 방법은 아닙니다.인산염계 결정질 세라믹 호스트로의 직접 혼입에 의한 고정화도 [74]이용된다.다양한 조건에서의 인산염 세라믹스의 다양한 화학 작용은 시간이 지남에 따라 화학적, 열적 및 방사능 열화에도 견딜 수 있는 다용도 재료를 보여줍니다.인산염, 특히 세라믹 인산염의 성질은 넓은 pH 범위에서 안정성이 높고 다공성이 낮으며 2차 폐기물의 최소화가 가능하기 때문에 새로운 폐기물 고정화 기법의 가능성을 제시합니다.

이온 교환

원자력 산업에서의 중활성 폐기물은 이온 교환 등의 방법으로 처리하여 방사능을 소량으로 농축하는 것이 일반적이다.(처리 후) 훨씬 적은 방사성 부피가 방출되는 경우가 많습니다.예를 들어 수산화 제2철 플록을 사용하여 수성 [75]혼합물에서 방사성 금속을 제거할 수 있다.방사성 동위원소가 수산화철에 흡수된 후 금속 드럼에 슬러지를 넣은 후 시멘트와 혼합하여 고체 폐기물 [76]형태를 형성할 수 있다.이러한 형태의 장기적 성능(기계적 안정성)을 개선하기 위해 일반 콘크리트(포틀랜드 시멘트, 자갈 및 모래로 제조) 대신 플라이 애쉬(fly ash) 또는 고로 슬래그와 포틀랜드 시멘트를 혼합하여 만들 수 있습니다.

Synroc

호주의 Synroc(합성암석)는 이러한 폐기물을 고정시키는 보다 정교한 방법이며, 이 과정은 결국 민간 폐기물에 상업적으로 사용될 수 있다(현재 미군 폐기물을 위해 개발되고 있다).Synroc는 호주 국립 [77]대학의 지구 화학자인 Ted Ringwood 교수에 의해 발명되었습니다.Synroc는 파이로클로어와 크립토멜란 타입의 광물을 함유하고 있다.Synroc(Synroc C)의 원래 형태는 경수로에서 나오는 액체 고준위 폐기물(PUREX raffinate)을 위해 설계되었다.이 신록의 주요 광물은 올랑다이트(BaAlTiO2616), 지르코놀라이트(CaZrTiO27), 페로브스카이트(CaTiO3)입니다.지르코놀라이트와 페로브스카이트는 악티니드의 숙주이다.스트론튬과 바륨은 페로브스카이트에 고정될 것이다.세슘은 홀란타이트에 고정될 것이다.ANSTO에서 Synroc 폐기물 처리 시설이[78] 2018년에 착공되었습니다.

장기 관리

다음 항목도 참조하십시오.원자력 발전소의 경제성 waste 폐기물 처리 비용

추정 방사선량의 [80]영향에 기초한 연구에 따르면 방사성 폐기물을 처리할 때 문제가 되는 기간은 10,000년에서 1,000,000년 [79]사이이다.연구자들은 그러한 기간의 건강 해악에 대한 예측은 [81][82]비판적으로 검토되어야 한다고 제안한다.실제 연구는 효과적인 계획과[83] 비용 평가에 관한[84] 한 최대 100년까지만 고려합니다.방사성 폐기물의 장기적 거동은 여전히 [85]지질 예측에서 진행 중인 연구 프로젝트의 주제이다.

복구

조류들은 생물 조정에 사용되는 대부분의 식물들이 칼슘과 스트론튬 사이에서 선택성을 보이지 않고 종종 핵 폐기물에 많은 양이 존재하는 칼슘으로 포화되는 연구에서 스트론튬에 대한 선택성을 보여주었다.반감기가 약 30년인 스트론튬-90은 고준위 [86]폐기물로 분류된다.

연구원들은 Scenedesmus spinosus (조류)에 의한 스트론튬의 생물학적 축적을 시뮬레이션된 폐수에서 관찰했다.이 연구는 S. 스피노수스의 스트론튬에 대한 매우 선택적 생체흡착 능력을 주장하여 핵폐수 [87]사용에 적합할 수 있음을 시사한다.비방사성 스트론튬을 사용한 녹조 클로스테리움 모노리페럼에 대한 연구는 물에서 바륨 대 스트론튬의 비율을 변화시키면 스트론튬 선택성이 [86]향상된다는 것을 발견했다.

지하처분

건식통 보관에는 일반적으로 사용후 핵연료 저장조로부터 폐기물을 가져와 강철 실린더에 밀봉(불활성 가스와 함께)하는 작업이 포함되며, 강철 실린더는 방사선 차폐 역할을 하는 콘크리트 실린더에 배치된다.이는 중앙 시설이나 원전의 원자로에 인접한 곳에서 할 수 있는 비교적 저렴한 방법이다.폐기물은 재처리를 [88]위해 쉽게 회수할 수 있습니다.

지질 처리

지하 저준위 방사성 폐기물 처리장 도면
2014년 2월 14일, 폐기물 격리 파일럿 플랜트의 방사성 물질이 잘못된 포장재 사용으로 인해 손상된 저장 드럼에서 누출되었습니다.15년 동안 성공적인 가동을 [89]해온 발전소의 안전 문화가 부족하다는 분석이 나왔다.

고준위 폐기물 및 사용후 연료에 대한 적절한 최종 저장소의 선정 과정은 현재 여러 국가에서 진행 중이며,[citation needed] 첫 번째 저장소는 2010년 이후에 취역될 것으로 예상된다.기본 개념은 크고 안정적인 지질층을 찾아 채굴 기술을 사용하여 터널을 굴착하거나 대형 보어 터널 시추기(잉글랜드에서 프랑스까지 채널 터널을 굴착하는 데 사용되는 것과 유사함)를 사용하여 지하 500m(1,600피트)에서 1,000m(3,300피트)까지 갱도를 굴착하는 것입니다.고준위 방사성 폐기물의 처리에 사용됩니다.목표는 핵폐기물을 인간 환경으로부터 영구히 격리하는 것이다.많은 사람들이 이 처분 시스템의 즉각적인 관리 중단에 대해 여전히 불편해하고 있으며, 이는 영구적인 관리와 감시가 더 [citation needed]신중할 것임을 시사한다.

일부 방사성 종은 100만 년보다 긴 반감기를 가지기 때문에 매우 낮은 용기 누출과 방사성핵종 이동 속도도 [90]고려해야 한다.게다가, 일부 핵물질이 생명체에 치명적일 정도로 충분한 방사능을 잃을 때까지 반감기가 한 번 이상 필요할 수 있다.1983년 미국 국립과학아카데미가 스웨덴 방사성 폐기물 처리 프로그램을 검토한 결과, 스웨덴이 추산한 수십만 년(최대 100만 년)은 폐기물 격리에 "완전히 정당화"[91]된 것으로 나타났다.

방사성 [92]폐기물의 해저 처리는 25년간 기록된 산소 함량 데이터를 바탕으로 북대서양 심해에서 약 140년간 얕은 물과의 교류가 발생하지 않는다는 연구결과가 제시됐다.그것들은 안정된 심해 평원 아래에 묻히는 것,[93][94] 지구 맨틀 아래로 천천히 운반되는 침하 지대에 묻히는 것, 그리고 멀리 떨어진 자연 또는 인간이 만든 섬 아래에 묻히는 것을 포함한다.이러한 접근방식은 모두 장점이 있어 방사성 폐기물 처리 문제에 대한 국제적 해결책을 촉진할 수 있지만,[95] 해양법의 개정이 필요하다.

1996년 폐기물 및 기타 물질의 투기에 의한 해양오염 방지에 관한 조약의 의정서 제1조(정의) 제7항은 다음과 같이 기술하고 있다.

'바다'는 미국 내해 이외의 모든 해역 및 그 해저 및 지하토를 의미한다.육지에서만 접근하는 해저 저장소는 포함하지 않는다.

제안된 육상하전성폐기물 처리방법은 육지에서 접근한 침강지대에 핵폐기물을 처리하므로 국제협약에 의해 금지되지 않는다.이 방법은 방사성 [96]폐기물을 처리하는 가장 실행 가능한 방법으로 2001년 현재 핵폐기물 처리 기술의 최첨단 [97]기술로 알려져 있다.리믹스 앤[98] 리턴이라는 또 다른 접근법은 고준위 폐기물과 우라늄 광산을 혼합하고 우라늄 광석의 원래 방사능 수준까지 밀링 가공한 후 비활성 우라늄 광산으로 대체하는 것이다.이 접근방식은 처분 인력의 역할을 겸하는 광부에게 일자리를 제공하고 방사성 물질의 요람에서 무덤까지 사이클을 촉진한다는 장점이 있지만, 그 안에 플루토늄과 같은 고독성 방사성 원소가 존재하기 때문에 재처리가 없는 사용후 원자로 연료에는 적합하지 않다.

심층 시추공 처리는 원자로에서 나오는 고준위 방사성 폐기물을 극히 깊은 시추공에 처리하는 개념이다.깊은 시추공 처리는 폐기물을 지구 표면 아래 5킬로미터(3.1 mi)까지 내려놓으려고 하며, 폐기물이 환경에 위협이 되지 않도록 안전하고 영구적으로 제한하기 위해 주로 거대한 자연 지질 장벽에 의존한다.지구의 지각에는 천연 방사성 동위원소 [99][100][101]중 120조 톤의 토륨과 40조 톤의 우라늄이 포함되어 있습니다(주로 지각의19 3 × 10톤 질량에 걸쳐 각각 백만 분의 1의 비교적 미량 농도로).시간 단위당 핵종의 붕괴 비율은 동위원소의 반감기에 반비례하기 때문에 자연 방사성 동위원소보다 훨씬 짧은 반감기를 가진 동위원소가 부패하면 인간이 생산하는 방사성 동위원소(수조 톤이 아닌 수천 톤)의 상대적 방사능이 감소한다.

2013년 1월 컴브리아 카운티 의회는 레이크 디스트릭트 국립공원 근처의 핵폐기물을 위한 지하 저장장 작업을 시작하자는 영국 중앙정부의 제안을 거부했다.「어느 호스트 커뮤니티를 위해서라도, 수억 파운드의 가치가 있는, 상당한 커뮤니티 혜택 패키지가 있을 것입니다」라고 에너지 장관 Ed Davey는 말했다.엘레스, 독립 지질학자들로부터 "카운티의 골절된 지층이 그러한 위험한 물질과 수천 [102][103]년 동안 지속되는 위험에 맡길 수 없다"는 증거를 들은 후, 지역 선출 기관은 7 대 3으로 연구를 계속하는 것에 반대표를 던졌다.

수평 시추공 처리는 사용후 핵연료, 세슘-137 또는 스트론튬-90과 같은 고준위 폐기물을 처리하기 위해 지표면에 수직으로 1km 이상, 수평으로 2km 이상 구멍을 뚫는 제안을 설명한다.배치 및 회수 가능 [clarification needed]기간이 지나면 드릴홀을 다시 메우고 밀봉합니다.이 기술에 대한 일련의 테스트는 2018년 11월에 실시되었고, 2019년 1월에 미국에 본사를 둔 민간 [104]기업에 의해 다시 공개되었다.테스트는 테스트 캐니스터를 수평 드릴 구멍에 배치하고 동일한 캐니스터를 회수하는 것을 시연했습니다.이 [105][106]테스트에서는 실제 고준위 폐기물이 사용되지 않았습니다.

2021년 유럽 집행위원회 공동연구센터 보고서([107]위 참조)는 다음과 같이 결론을 내렸다.

방사성 폐기물의 관리와 그 안전하고 안전한 처리는 원자력 과학기술의 모든 응용(원자력, 연구, 산업, 교육, 의료 등)의 라이프사이클에서 필요한 단계이다.따라서 방사성 폐기물은 실질적으로 모든 국가에서 발생하며, 원자력 발전소를 운영하는 국가의 원자력 에너지 라이프사이클에서 가장 큰 기여를 한다.현재 깊은 지질층에서의 고준위, 장기수명 방사성 폐기물의 처리는 오늘날 지식 상태에서는 생물권으로부터 매우 오랜 기간 격리하는 적절하고 안전한 수단으로 간주된다는 과학적, 기술적 합의가 폭넓게 이루어지고 있다.

변환

주요 기사:핵변환

핵폐기물을 소비하고 그것을 다른, 덜 유해하거나 수명이 짧은 핵폐기물로 변환하는 원자로에 대한 제안이 있었다.특히, 통합 고속 원자로는 초우라닉 폐기물을 배출하지 않고 실제로 초우라닉 폐기물을 소비할 수 있는 핵연료 사이클을 가진 제안된 원자로였다.그것은 대규모 실험까지 진행되었지만 결국 미국 정부에 의해 취소되었다.더 안전하지만 더 많은 개발이 필요한 또 다른 접근방식은 남아 있는 초우라늄 원소의 변환에 아임계 원자로를 전용하는 것이다.

핵폐기물에서 발견되는 동위원소는 Pu-239이다.플루토늄의 대량 비축은 우라늄 연료 원자로 내에서의 생산과 무기 프로그램 중 무기급 플루토늄의 재처리의 결과이다.이 플루토늄을 제거하는 방법은 전통적인 경수로(LWR)의 연료로 사용하는 것이다.플루토늄 파괴 효율이 다른 여러 종류의 연료가 연구되고 있다.

미국에서는 1977년 4월 플루토늄 [108]증식의 위험 때문에 카터 대통령이 변환을 금지했지만 레이건 대통령은 1981년 이 [109]금지를 철회했다.경제적 손실과 위험으로 인해 이 기간 동안 재처리 공장 건설은 재개되지 않았다.높은 에너지 수요로 인해 EU에서는 이 방법에 대한 연구가 계속되고 있다.이것은 변환이 가능한 미르하라고 불리는 실용적인 핵 연구용 원자로를 만들어냈다.게다가 EU에서는, 대규모, 산업 규모의 변환을 가능하게 하기 위해서, ACINET이라고 불리는 새로운 연구 프로그램이 개시되었다.부시 대통령의 2007년 글로벌 원자력 파트너십(GNEP)에 따르면 미국은 핵폐기물 [110]처리 문제를 현저하게 줄이기 위해 필요한 변환 기술에 대한 연구를 적극적으로 추진하고 있다.

또한 토카막과 같은 핵융합로 플라즈마가 소량의 초우라늄 원자와 함께 "도핑"될 수 있는 이른바 "액티니드 버너"로서의 핵융합로의 사용에 관한 이론적 연구도 있었다.nt는 원자로에서 중수소와 삼중수소의 융합으로 생성된 매우 높은 에너지 중성자에 의해 생성된다.MIT의 연구에 따르면 국제열핵실험로(ITER)와 유사한 매개변수를 가진 2-3기의 핵융합로만이 현재 미국 비행대에서 가동 중인 모든 경수로에서 연간 소량의 액티니드 생산 전체를 변환하면서 약 1기가와트를 동시에 발생시킬 수 있는 것으로 나타났다.각 [111]원자로에서 나오는 동력의 양입니다.

재사용

주요 기사:핵재처리

사용후 핵연료에는 풍부한 비옥한 우라늄과 핵분열성 [19]물질이 함유되어 있다.PUREX 프로세스와 같은 방법을 사용하여 활성 핵연료 생산에 유용한 액티니드를 제거할 수 있다.

또 다른 옵션은 [112]핵폐기물의 동위원소를 재사용할 수 있는 적용방법을 찾는 것이다.식품조사 및 방사성동위원소 열전발전기 등의 특정 산업용도에는 이미 세슘-137, 스트론튬-90 및 기타 몇 가지 동위원소가 추출되어 있다.재사용이 방사성 동위원소를 관리할 필요성을 없애지는 못하지만 발생하는 폐기물의 양을 줄일 수 있다.

캐나다 특허출원 2,659,302의 핵원조 탄화수소 생산방법([113]Nuclear Assisted 탄화수소 생산방법)은 폐자재를 1개 이상의 저장고 또는 시추공에 배치하는 것을 포함한 핵폐기물의 일시적 또는 영구적 보관방법이다.폐자재의 열유속이 형성을 파괴하고 지하 형성 내에서 탄화수소 물질의 화학적 및/또는 물리적 특성을 변화시켜 변경된 물질을 제거할 수 있도록 합니다.이 형성체로부터 탄화수소, 수소 및/또는 다른 생성유체의 혼합물이 생성된다.고준위 방사성 폐기물의 방사능은 저장소의 주변 또는 시추공의 가장 깊은 부분에 배치된 플루토늄에 대한 확산 저항성을 제공한다.

증식로는 U-238 및 초우라늄 원소에서 가동할 수 있다. U-238은 1,000-100,000년 기간 동안 사용후 핵연료 방사능의 대부분을 차지한다.

공간 폐기

우주 폐기는 행성에서 핵폐기물을 제거하기 때문에 매력적이다.그것은 방사능 물질을 대기와 전 세계로 확산시킬 수 있는 발사체의 치명적인 고장과 같은 중대한 단점을 가지고 있다.폐기해야 할 총량에 비해 많은 양의 물질을 운반할 수 있는 개별 로켓은 없기 때문에 많은 수의 발사가 필요할 것이다.이로 인해 제안서는 경제적으로 실용적이지 않으며 적어도 하나 이상의 발사 [114]실패 위험이 높아집니다.문제를 더욱 복잡하게 하기 위해서는, 그러한 프로그램의 규제에 관한 국제 협정이 [115]확립될 필요가 있다.우주 폐기를 위한 현대 로켓 발사 시스템의 비용과 불충분한 신뢰성은 매스 드라이버, 우주 엘리베이터 및 기타 [116]제안과 같은 비로켓 우주 발사 시스템에 대한 관심의 동기 중 하나이다.

국가 경영 계획

다음 항목도 참조하십시오.고준위 방사성 폐기물 관리
독일 북부 골레벤 핵폐기물 처리장 인근에서의 반핵 시위

스웨덴과 핀란드는 특정 처리 기술에 가장 많이 관여하고 있으며, 다른 많은 국가들은 사용후 연료를 재처리하거나 프랑스나 영국과 계약을 맺고 플루토늄과 고준위 폐기물을 회수하고 있다."재처리에 따른 플루토늄 잔량이 많은 나라에서 증가하고 있습니다.값싼 우라늄의 현재 환경에서 재처리가 경제적으로 타당한지 의심스럽다."[117]

많은 유럽 국가(예: 영국, 핀란드, 네덜란드, 스웨덴 및 스위스)에서 미래의 고준위 핵폐기물 시설에서 방사선에 피폭된 일반인에 대한 위험 또는 선량 한계는 국제방사선방호위원회가 제안하거나 미국에서 제안한 것보다 상당히 엄격하다.es. 유럽의 한계는 종종 국제방사선방호위원회가 1990년에 제안한 기준보다 20배 더 엄격하며, 미국 환경보호청(EPA)이 제안한 기준보다 10배 더 엄격하다.오슈어[118]

미국 EPA가 제안한 10,000년 이상의 표준은 유럽 [118]한계치보다 250배 더 관대하다.미국 EPA3.5밀리시버트의 최대 몇%까지 생산하는 것이 법적 제한 각 연간 지역 개인에게 10,000년 후에도(350밀리렘)했다 of[막연한]노출을 미 미국 에너지부 pr(DOE는)현재에도 몇몇 인디언들에 의해 지구상에서 가장 높은 자연 배경 지역에서, 받았어.edicted 받은 선량은 그 [119]한계보다 훨씬 낮을 것이다.가장 활동적인 반감기의 방사성 동위원소가 붕괴된 후 수천 년 동안 미국의 핵 폐기물을 매립하면 미국 내 암석 및 토양 상위 2000피트(1천만2 km)의 방사능이 그러한 부피의 천연 방사성 동위원소의 누적 양보다 약 1,000만분의 1 정도 증가할 것이다.현장 인근에는 그러한 [120]평균보다 훨씬 높은 인공 방사성 동위원소의 농도가 지하에 있을 것이다.

몽골

몽골은 몽골에 핵폐기물 시설을 건설하기 위한 일본 및 미국과의 계획 및 협상에 대해 심각한 반대를 한 후 2011년 9월에 모든 협상을 중단했다.이 협상은 2010년 9월 대니얼 포네만 미 에너지부 차관이 몽골을 방문한 이후 시작됐다.2011년 2월 워싱턴 D.C.에서 일본, 미국, 몽골 당국자간 회담이 열렸다.이후 몽골에서 핵연료를 구입하려는 아랍에미리트(UAE)가 협상에 참여했다.회담은 비밀에 부쳐졌고 마이니치 데일리가 5월 보도했지만 몽골은 공식적으로 이 협상의 존재를 부인했다.그러나 이 소식에 놀란 몽골 시민들은 이 계획에 반대하며 정부의 계획 철회와 정보 공개를 요구했다.차키아긴 엘베그도르지 몽골 대통령은 9월 13일 몽골의 [121]핵폐기물 저장 계획에 대한 외국 정부나 국제기구와의 모든 협상을 금지하는 대통령 명령을 내렸다.몽골 정부는 이 신문이 잘못된 주장을 전 세계에 유포했다고 비난했다.대통령의 명령 이후 몽골 대통령은 이 대화에 관여한 것으로 추정되는 사람을 해고했다.

불법 덤핑

주요 기사:은드랑게타에서 유독성 폐기물을 버렸어

이탈리아 당국은 핵폐기물 밀매 및 불법 투기 혐의로 기소된 은드랑게타 마피아 일당을 조사하고 있다.내부고발자에 따르면 이탈리아 에너지연구기관 에네아의 한 관리자는 소말리아를 목적지 삼아 이탈리아, 스위스, 프랑스, 독일, 미국에서 나오는 600드럼의 유독성 및 방사능 폐기물을 처리하기 위해 일당에게 돈을 지불했고, 이 폐기물은 현지 정치인들을 매수해 매장되었다.에네아의 전직 직원들은 1980년대와 1990년대에 범죄자들에게 돈을 주고 그들의 손에서 쓰레기를 치운 혐의를 받고 있다.소말리아로의 수송은 1990년대까지 계속되었고 은드랑게타 부족은 방사능 병원 폐기물을 포함한 쓰레기 더미를 폭파하여 칼라브리아 [122]해안의 해저로 보냈다.환경단체인 레강비엔테에 따르면, 은드랑헤타의 전 회원들은 지난 20년 [123]동안 방사능 물질을 실은 선박을 침몰시키는 대가로 돈을 받았다고 말했다.

사고

주요 기사:원자력 및 방사선 사고 및 사고

방사성 물질이 부적절하게 폐기되거나 운송 중 차폐에 결함이 있거나 단순히 폐기되거나 폐기물 [124]저장소에서 도난당한 사건이 몇 차례 발생했다.소련에서는 카라차이 호수가 부분적으로 [125]말라버린 후 모래 폭풍이 몰아치는 동안 카라차이 호수에 저장된 폐기물이 이 지역 위로 날아갔다.켄터키에 위치한 저준위 방사성 폐기물 시설인 맥시플랫에서는 철이나 시멘트 대신 흙으로 덮인 격납용 배수로가 폭우에 무너져 물이 차올랐다.참호를 침범한 물은 방사능이 되어 맥시 플랫 시설 자체에 버려야 했다.다른 방사성 폐기물 사고의 경우, 예외적인 [citation needed]폭풍우 동안 방사성 폐기물이 있는 호수나 연못이 실수로 강으로 넘쳤다.이탈리아에서는 여러 개의 방사성 폐기물 퇴적물이 강물로 흘러들어가 가정용 [126]물을 오염시킨다.프랑스에서는 2008년 여름에 수많은 사건들:하나에서 Tricastin의 Areva 공장에서[127]이 그것은 바로, 하나의 탈진 운전 중, 액체 처리되지 않은 우라늄을 포함하는 잘못된 탱크에서 벗어나서 방사성 물질의 약 75kg이 땅에 들어가, 거기에서, 두 강의로 떠나갔고, 다른에서[128]가 보도되었다.사건, over 100명의 직원이 저선량 [129]방사선에 오염되었다.마셜 제도의 에네베탁 환초 핵폐기물 현장의 악화와 잠재적 방사능 [130]유출에 대한 우려가 계속되고 있다.

폐방사능물질의 청소는 위험물질의 규제가 적고(때로는 방사능과 그 위험에 대한 일반교육이 적으며), 청소된 상품과 고철의 시장이 있는 다른 몇 가지 방사선 피폭 사례의 원인이 되었다.스캐빈저와 이 물질을 구입하는 사람들은 거의 항상 이 물질이 방사능이라는 사실을 모르고 있으며, 미관이나 스크랩 가치로 [131]선정됩니다.일반적으로 병원, 대학 또는 군 등 방사성 물질 소유자의 무책임, 방사성 폐기물에 대한 규제 부재 또는 그러한 규제 시행 부재가 방사선 피폭의 중요한 요인이 되어 왔다.병원에서 발생한 방사성 고철과 관련된 사고의 예는 고이아니아 [131]사고를 참조한다.

사용후핵연료 수송용 [citation needed]통의 강도로 인해 발전소 사용후핵연료가 관련된 운송사고는 심각한 결과를 초래할 가능성이 낮다.

2011년 12월 15일, 일본 정부의 최고 대변인 후지무라 오사무는 일본의 핵 시설 폐기물에서 핵 물질이 발견되었다고 인정했다.일본은 1977년 IAEA와의 세이프가드 협정에서 이러한 사찰을 약속했지만, 국제원자력기구(IAEA)[citation needed]의 사찰단에게는 그 보고는 비밀에 부쳐졌다.일본은 IAEA와 일본 원자력 사업자가 [citation needed]처리한 핵폐기물에서 다량의 농축 우라늄과 플루토늄이 검출된 것에 대해 논의를 시작했다.기자 회견에서 후지무라씨는 「지금까지의 조사를 보면, 대부분의 핵물질은 폐기물로 적절히 관리되고 있어 안전 관리에 문제가 없다」라고 말했지만, 그 시점에서는 아직 [132]조사되고 있었다.

관련 위험 경고 표시

  • The trefoil symbol used to indicate ionizing radiation.

    이온화 방사선을 나타내기 위해 사용되는 삼엽상 기호.

  • 2007 ISO radioactivity danger symbol intended for IAEA Category 1, 2 and 3 sources defined as dangerous sources capable of death or serious injury.[133]

    사망 또는 심각한 부상을 초래할 수 있는 위험 선원으로 정의된 IAEA 범주 1, 2, 3 선원을 [133]위한 2007년 ISO 방사능 위험 기호.

  • The dangerous goods transport classification sign for radioactive materials

    방사성물질의 위험물 수송 구분표지

「 」를 참조해 주세요.

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    동위원소 분석 결과 약 10개월 동안 분석한 3개 표본에서 질량 248종이 일정하게 풍부하게 검출됐다.이는 반감기가 9년 이상인 Bk의248 이성질체에 기인한다.Cf의 성장은248 검출되지 않았으며, β− 반감기의 하한을 약 104 [년]으로 설정할 수 있다.새로운 이성질체에 기인하는 알파 활성은 검출되지 않았습니다. 알파 반감기는 아마도 300년 이상일 것입니다."
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외부 링크