국내 원전 부지 내 암석의 광물학적 특성 규명 및 풍화에 따른 방사성 세슘(137Cs)의 흡착 평가

Abstract

원자력 발전소 중대사고에 의해 방사성 세슘(<TEX>$^{137}Cs$</TEX>)이 지하수계로 유출될 경우를 가정하여, 연구 지역의 깊이에 따른 암석매질의 특성을 규명하고 세슘의 흡착계수를 정량적으로 평가하였다. 대상지역인 신고리 원전 3, 4호기의 지하 암석매질은 주로 석영 및 장석류로 이루어진 화강암 계열이며, 운모류를 10~20% 함유하고 있다. 비교적 얕은 심도(6.3~7.4 m)의 파쇄대에서 2차 광물인 녹니석이 일부 포함되어 있었지만, 기반암에서는 거의 발견되지 않았다. <TEX>$^{137}Cs$</TEX>의 흡착분배계수(<TEX>$K_d$</TEX>)는 파쇄대 지역에서 약 880~960 mL/g로 기반암 지역에서의 820~840 mL/g보다 비교적 높게 나타났으며, 이는 파쇄대에 포함되어 있는 풍화생성물인 2차 광물들에 의한 영향으로 판단된다. 따라서 <TEX>$^{137}Cs$</TEX>이 지하 매질로 유출될 경우 대부분은 천부 지역에 흡착되어 세슘에 의한 오염 확산 속도가 지연될 것이라고 예상되며, 이러한 결과는 원자력 발전소 안정성 평가인자 자료로 활용될 것으로 기대된다. This study was to characterize the minerals in fractured and bedrock zone, and determine quantitatively sorption for radioactive cesium (<TEX>$^{137}Cs$</TEX>) at the Korean nuclear facility site. The rock samples were granite group that mainly consists of quartz and feldspar with 10~20% mica minerals. Chlorite was observed as secondary mineral for the rock samples collected from fractured zone, but not for bedrock samples. The <TEX>$^{137}Cs$</TEX> sorption distribution coefficients increased to <TEX>$K_d$</TEX> = 880~960 mL/g in the fractured zone because of the presence of secondary minerals formed by weathering processes, compared to the bedrock zone (<TEX>$K_d$</TEX> = 820~840 mL/g). These results suggest that the released <TEX>$^{137}Cs$</TEX> to groundwater environment could be significantly retarded in the fractured zone in the case of severe nuclear accident at the study site.