제 8 회방사선안전심포지움, 서울교육문화회관 중 저준위방사성폐기물해상운반선박의운반위험도평가 육대식 29.9.1 목 차 개관 국내외운반관련규정 해상운반안전성평가방법론 해상운반안전성평가연구사례 국내중 저준위방사성폐기물해상운반적용 1/29
개관 해상운반 선박등급 : INF 2 등급선박 총톤수 : 2,6 톤 최대적재용량 : IP-2 형운반용기 19 개 (152 드럼 ) 2/29 개관 국내해상운반시스템 3/29
개관 외국전용운송선박현황 회사명 ( 국적 ) 선명 용도 용량 재화중량 ( 톤 ) 운항년도 Pacific Swan 사용후핵연료고준위폐기물 2 cask 3,792 1979 Pacific Teal 사용후핵연료고준위폐기물 24 cask 3,72 1982 PNTL ( 영국 / 프랑스 ) Pacific Crane Pacific Sandpiper 사용후핵연료고준위폐기물 사용후핵연료고준위폐기물 24 cask 2 cask 3,75 3,775 198 1985 Pacific Pintail 사용후핵연료고준위폐기물 24 cask 3,865 1987 Pacific Heron MOX 핵연료플루토늄 2 cask 4,916 28 BNFL SA ( 영국 ) European Shearwater 사용후핵연료 6 cask 1,2 1981 SKB ( 스웨덴 ) M/S Sigyn 사용후핵연료중 저준위폐기물 1 cask 9 dr 1,87 1982 TN ( 프랑스 ) Bouguenais 중 저준위폐기물 1 cont r 4,8 1984 NFT ( 일본 ) Seiei maru Rokuei maru Kaiei maru 저준위폐기물 사용후핵연료 사용후핵연료 3,72 dr 2 cask 12 cask 2,85 3, 3, 1992 1997 26 4/29 개관 국내해상사고현황 해양사고의정의 해양사고의조사및심판에관한법률 ( 법률제 589 호 ) 제 2 조에정의된선박의운용과관련하여발생한선박, 인명, 시설피해및오염사고등이해당되며, 국제기준과동일 국제적으로표준화된해양사고의정의 (IMO Res. A.884) 선박의운용과관련하여사람이사망하거나중상을입은경우 선박의운용과관련하여사람이행방불명된경우 선박의멸실, 추정멸실또는구조포기한경우 선박에손상이발생한경우 선박의좌초, 운항불능및충돌 선박의운용과관련하여시설에손상이발생한경우 선박의운용과관련하여환경피해가발생한경우 5/29
개관국내해상사고현황 ** 발생년도 24 25 26 27 28 계 84 658 657 566 48 해양사고건수 어선 575 515 492 45 355 비어선 229 143 165 161 125 계 1,7 884 865 759 636 해양사고발생척수 어선 734 657 584 495 435 비어선 336 227 281 264 21 계 455 299 223 214 24 인명피해 어선 263 214 168 122 12 * : e- 나라지표 비어선 192 85 55 92 12 6/29 개관 국내해상사고현황 사고유형별연평균발생건수 (24~28) 기관손상과충돌에의한사고 전체의 5% 를차지 화재및폭발사고는4년째감소 침몰은 6번째 인명피해율 : 전복사고 7/29
개관 국내해상사고현황 톤수별사고발생건수 4 단위 ( 척 ) 35 3 25 2 15 28 년 27 년 26 년 25 년 1 5 2 톤미만 2-1 1-5 5-1 1,-5 5-1 1, 톤이상미상단위 ( 톤 ) 2 ~ 1 톤미만선박사고가최다 2 톤미만, 1,~5, 톤미만에서크게감소 2 톤미만의경우소형어선사고감소가원인 8/29 개관 국내해상사고현황 연평균해역별사고발생건수 (25~28) 인천 동해 동해 55.3 충돌은남해영해, 기관손상은동해공해상에다발 남해영해에서어선, 화물선, 유조선사고다발 인명피해는서해영해와남해영해에서많이발생 서해 132.7 목포 부산 남해 135.2 연평균시간대별사고발생건수 (25~28) ~4시 12 1 8 28 년 27 년 26 년 25 년 2~24 시 6 4~8 시 새벽및오전시간대사고집중 충돌사고 4~8시, 기관손상사고 8~12시 4 2 화물선, 어선사고는 4~8 시집중 소형선박 8~12 시, 대형선 4~8 시 16~2 시 8~12 시 12~16 시 9/29
IAEA - Safety standards 분류 국내외운반관련규정 1/29 IAEA Safety Standards 국내외운반관련규정 -DS345 : Regulations for the Safe Transport of Radioactive Material (29 Edition) -TS-R-1: Regulations for the Safe Transport of Radioactive Material 25 Edition -TS-G-1.1 (Rev.1) : Advisory Material for the IAEA Regulations for the Safe Transport of Radioactive Material (28) -TS-G-1.2 : Planning and Preparing for Emergency Response to Transport Accidents Involving Radioactive Material (22) -TS-G-1.3 : Radiation Protection Programmes for Transport Radioactive Material (27) -DS326 : The Management System for the Safe Transport of Radioactive Material (to supersede Safety Series No.113) -DS327 : Compliance Assurance for the Safe Transport of Radioactive Material (To supersede Safety Series No.112) 11/29
국내외운반관련규정 IMO - SOLAS (International Convention of the Safety of Life at Sea) - MARPOL (International Convention of the Prevention of Pollution from Ships) - IMDG Code (International Maritime Dangerous Goods Code) - INF Code (Code for the Safe Carriage of INF, Pu and HLW in Flasks on Board Ships) - UNCLOS (UN Convention on the Law of the Sea) 국내 - 원자력법 / 시행령 / 시행규칙 / 방사선규칙 - 교과부고시제 28-67 호 ( 운송선박의방사선안전관리등에관한기술기준 ) - 교과부고시제 28-69 호 ( 방사성물질등의포장및운반에관한규정 ) - 국토해양부고시제 28-118 호 ( 방사성물질운송선박의안전기준 ) 12/29 해상운반안전성평가방법론 U.S DOE Study of Maritime Risk Assessment Data and Methods of Analysis : SeaRAM 1992년 : US Energy Policy Act에의거 해양에서의플루토늄운송안전성 에관한연구가수행됨 1994년 : SNL에서 SeaRAM 이라고불리는프로그램을 DOE의지원을받아 해양에서의플루토늄운송안전성 후속연구로써수행 방사성물질의선적과관련한위험도평가를위한방법론의정의및기술 실증계산수행을통한이러한방법론의활용예시 선박충돌및화재, 그리고이러한사건으로인하여방사성물질이캐스크외부로유출될확률을산출하기위한신뢰할수있는평가기술개발 13/29
해상운반안전성평가방법론 SeaRAM 의주요연구결과 해상충돌은선박교통밀도와선박이항해하는해양지역에비례 그러나, 해상충돌이사용후핵연료캐스크의파손에는비례하지않음. 그이유는해상충돌에의한에너지는선박구조자체를파괴하면서에너지가감소하기때문에캐스크구조가파괴되는것이아님. 선박의화재발생율은오직선박운영기간에만영향을받음 방사성물질이저장되는화물창에서의화재발생은잘일어나지않으며, 다른지역에서발생한화재가화물창으로확산될가능성도희박함. 대부분의방사성물질은선박충돌이나화재시유출되어도캐스크내부에주로축적되며, 환경으로유출되는비율은대단히적음 그러므로, 사용후핵연료캐스크의해상운반위험도는매우낮음. 14/29 해상운반안전성평가방법론 해상운반위험도평가체계 사고분류사고발생율중대사고분석 RAM 캐스크파손율 충돌, 화재, 침수전복, 좌초기관고장, 타기고장 항해거리사고발생지점사고발생횟수 해상충돌 (Minorsky s correlation) (Revalidated Minorsky s correlation) (FEM method) 화재발생 (CFD code, Fire spread model) 사고에따른캐스크파손확률 Lioyd s DB, MAIB, Veritas Collisions/ nm Fires / nm *: Lioyd s Maritime Information Service Ltd. ΔKE, T, heat flux Probabilities 선원항평가 사고시나리오작성및위험도평가 평가해석 SNF / HLW LILW RI 핵종별유출율 원양, Grand Bank 연안항로 기항지 MARINRAD RADTRAN MACCS Population dose Individual dose Leaching Immediate release Barrier effect model *: 기항지에서의 RAM 선적및하역시사고제외 15/29
해상운반안전성평가연구사례 연안에서의해상운반사고시대중에대한선량평가비교 Dose Equivalent Limit : 1mSv/yr (ICRP recommendations) Country ( 기관 ) USA (Klett,SNL) Denmark (Neilsen) Japan (CRIEPI) Japan (CRIEPI) Japan (CRIEPI) Japan (CRIEPI) Japan (CRIEPI) Nuclear fuel material High level wastes Spent fuel High level wastes High Burn up SNF High Level wastes Amount 1 canister 1Tbq 1 cask (28canisters) 1 cask (PWR*12) 1 cask (28canisters) 1 cask (14.5kg) 1 cask (PWR*7) Published year 1988 1996 1995 1997 1998 1998 1998 Submerged area Middle Atlantic (<1m) Europian sea (<1 m) Off Shimokita 2 m depth Scenario of nuclides release into the sea Leaching Immediate release Barrier effect model Modified Barrier effect Model Individual Dose equivalent.1 msv/year.4 msv/1tbq release 5.9 1-4 msv/year 2.3 1-3 msv/year 3.1 1-4 msv/year 1.4 1-5 msv/year 4.1 1-4 msv/year 16/29 소외운반외험도평가코드소개 운송영향평가코드 (NEA 등재 ) RADTRAN (23): Risk of Radioactive Material Transport, SNL 개발 INTERTRAN II (22) : Radiation Exposure from Vehicle Transport of Radioactive Material, AMC Konsult ( 스웨덴 ) RISKIND (21) : Radiological Risk Assessment for Spent Nuclear Fuel Transportation, ANL 개발 운송영향평가코드 (NEA 비등재 ) HIGHWAY, INTERLINE 17/29
소외운반외험도평가코드소개 평가가능시나리오및대상 (RADTRAN) 가상사고 1) 정상운항 가상사고 침 몰 일반인개인대중 작업자 운반 취급 2) 개인 3) 핵종별 대중 원인별 4) 1) : 사고자체평가가아닌사고발생확률고려 2) : 선하역작업시납유리에의한차폐효과고려안됨 3) : 사고지점으로부터거리에따른개인최대피폭선량 4) : Inhalation, Resuspension, Cloudshine, Ground 18/29 해상운반평가시나리오및입력자료 해상운반평가시나리오 ( 정상운항 ) 운반용기 IP형운반용기 : 전장 3.4m, 높이 1.2m, 폭 1.6m 2L 드럼 8개포장용 125개 ( 총 1드럼 ) 대상폐기물 : 시멘트고화된폐수지 2L 드럼 ( 표면선량률 2mSv/hr 이상 ) 드럼당감마선속 : 1.54x1 9 photons/sec ( 가정 : Co-6이드럼내균질하게분포 ) 드럼표면 1m 지점표면선량률 : 4.34x1-1 msv/hr (QAD코드결과값 ) 운송선박 전장 : 78.6m ( 적재창길이 : 38m), 폭 : 15.8m 운송횟수 : 연간 3회 ( 울진-월성 ) 운송거리및속도 : 2km, 22km/h 운송선박 1m 지점표면선량률 : 8.39x1-2 msv/hr (QAD코드결과값 ) 해상운반평가시나리오 ( 가상사고 ) 임시정박을위하여포항항으로이동중포항앞바다에서발생 ( 충돌, 혹은충돌후화재 ) 화물창손상 : 방사선원항 1% 누설 활용입력자료 포항항주변 1Km 까지의인구밀도자료, 월성대기확산인자값 평가대상 1km 까지의개인최대피폭선량 19/29
해상운반평가시나리오및입력자료 운반용기및운송선박표면 1m 지점선량률평가모델 (QAD 입력값 ) 운반용기 1.5cm 1 cm 측정위치 34 cm 선원항 SS4 콘크리트 빈공간 운송선박 1.5 cm 345cm 2.5 cm 선박표면으로부터 1m 지점 1 cm 882cm 2.5 cm 1.5 cm 3887.5 cm 1 cm 1 cm 1 cm 35 cm.6 cm.6 cm 2/29 해상운반평가시나리오및입력자료 운송선박입력자료 (RADTRAN 입력값 ) Package Radionuclide Vehicle Link Stop Handling Accident Long Dim(m) Radionuclide No. shipments Length(Km) Min. distance(m) No. Handlers Probability 3.4 3 2 1 2/2 Dose Rate(mrem/h) Phy/Chem group No. Packages Speed(km/h) Max. distance(m) Distance(m) Depositon Velocity 43.44 125 22 8 1/1 Gamma Fraction Curies (each nulide) Vehicle size(m) Population Density(persons/km ^2) People or People/km^2 Time(h) Release 1 38 6.37E+2.192/.192 Neutron Fraction Vehicle dose rate(mrem/h) Vehicle Density (vehicles/hr) Shieding Factor Aerosol 8.39.5 Gamma Fraction Persons per Vehicle Time(h) Respirable 1 48 Neutron Fraction Accident Rate (accidents/veh-km) Isopleth P 2.6E-7 Crew size Fatalities per Accident Weather 19 1 21/29
해상운반평가시나리오및입력자료 선원항 시멘트고화된폐수지 2L 8 드럼 (1 package) 내의핵종및방사선량 Radionuclide* Radionuclide H3GAS CO6 NI59 NI63 SR9 NB94 TC99 I129 CS137 FE55 CO58 CE144 C14ORG Phys/chem Group gas Curies 4.89E-2 2.53E+1 9.2E-1 8.5E+1 8.45E-2 9.32E-4 1.73E-3 3.9E-4 1.72E+1 5.97E+1 7.72E+ 1.9E-1 5.86E-1 * : 중저준위방폐물처분장 SAR 제 9 권 22/29 해상운반평가시나리오및입력자료 가상사고입력자료 선원항누출에따른대기확산입력자료 Accident Probability Deposition Velosity Release Aerosol Respirable Isopleth P Weather Index/ Probability Fraction Group/ Deposition velocity(m/s) Index/ Release Fraction Index/ Aerosol fraction Index/ Repirable fraction population densities (people/km 2 ) Isopleth Area Size (m^2) / Gas Gas Gas Gas 1/1 / / / Time integrated concentration 1/1 1/1 1/1 Particle Particle Particle Particle Center_line Distance (m) 1.E-2 / / / 1/1 1/1 1/1 23/29
해상운반평가시나리오및입력자료 선하역작업자에대한피폭선량평가 24/29 해상운반평가시나리오및입력자료 선하역작업자에대한피폭선량평가 QAD 코드활용을위한평가모델 z y x 1114 cm 운반용기 1.5cm 3 cm 1 cm 조타실 2 cm 납유리 12 cm 34 cm 16 cm 1cm 원점좌표 측정위치 25/29
해상운반피폭선량평가결과 정상운항시의연간피폭선량평가결과 개인 일반인 대중 1) 1.67x1-2 운반 1.76x1-6 단위 : msv, person-sv 작업자선하역작업 RADTRAN QAD 4.56.28 1) : 기관고장, 기상악화등의원인으로 1 일포항항으로피항한경우 정상운항의경우개인및대중이받게되는방사선학적영향은없음 납유리에의한차폐효과를고려하더라도 RADTRAN 의평가결과가보수적임 방사선작업종사자유효선량한도미만 ( 원자력법시행령별표 1) 26/29 Maximum Individual Dose (Unit :msv) 1..9.8.7.6.5.4.3.2.1. 가상사고시의연간피폭선량평가결과 2 4 6 8 1 Distance (Unit: m) 해상운반피폭선량평가결과 유효선량한도 : 연간 1mSv ( 일반인 ) 거리별개인최대피폭선량 1-6 1-7 1-8 1-9 1-1 1-11 1-12 Population Risk (Unit : person-sv) 1-5 1-13 H3 CO6 NI59 NI63 SR9NB94TC99 I129CS137FE55CO58CE144C14 Radioactive Isotope 각핵종별집단선량기여도 개인최대피폭선량 :.66 msv 거리에따라급격히감소 집단피폭선량 : 1.83x1-6 Person-Sv Co-6 및 Cs-137이주요핵종 27/29
결론및제언 운반선박위험도평가 정상및가상사고 ( 침몰제외 ) 시일반및대중에미치는영향은기준치미만 가상사고시폐기물유출이 1% 로가정 울진임시저장중인중 저준위방사성폐기물중표면선량률이가장높은핵종선정 13 개의방사성핵종 ( 선원항 ) 중피폭방사선량에대한기여도가큰핵종 Co-6, Cs-137, Co-58 정상운항시선하역작업자의피폭선방사선량이상대적으로높음 연간 3 회운항시 : RADTRAN(4.56 msv), QAD(.28 msv) 추후개발과제 정상및가상사고에대한국내입력자료및고유모델개발필요 국내고유의해상운반위험도평가체계구축 육상운반을기반으로개발된 RADTRAN 의한계극복 침몰에따른해양확산모델및수중침출모델을포함한입력자료생산필요 사용후핵연료전용운반선박적용 28/29 감사합니다. 29/29