방사성 폐기물

3. 방사성 폐기물의 발생

방사성 폐기물은 핵연료 주기, 핵무기 해체, 의료, 산업 등 다양한 활동에서 발생한다.^[145] 대부분은 핵연료 순환과 핵무기 해체 과정에서 발생하지만, 의료 폐기물이나 산업 폐기물도 존재한다.^[145] 석탄, 석유, 천연가스 등을 가공하고 소비하는 과정에서도 자연적으로 발생하는 방사성 물질이 축적될 수 있다.^[145]

방사성 폐기물은 방사성 물질을 포함하여 인간에게 유해한 방사선을 방출하므로 취급에 주의해야 한다.^[145] 방사성 물질은 발생원 및 성질에 따라 분류되며, 처분 방법도 달라진다.^[146]

일본에서는 핵연료 물질과 방사성 동위 원소(RI)를 구분하여 취급하며, 관련 법률도 다르다.^[147] 방사성 폐기물은 폐기물 처리 및 청소에 관한 법률에서 정의하는 "폐기물"에 원칙적으로 해당하지 않지만,^[147] 방사능 레벨이 기준치 이하이거나 규제 제외 대상인 경우에는 산업 또는 일반 폐기물로 처리된다.

원자력 발전소에서는 사용후 핵연료^[148], 작업자 의복, 제염에 사용된 물 등 다양한 방사성 폐기물이 발생한다. 사용후 핵연료는 재처리 공장으로 옮겨져 처리되며, 이 과정에서 연료봉 부품, 핵분열 생성물, 우라늄·플루토늄 분리 추출 과정에서 발생한 폐액 등 다양한 방사성 폐기물이 발생한다.^[149] 우라늄 연료 가공 시설에서 발생하는 우라늄 오염 폐기물은 특히 우라늄 폐기물이라고 불린다.^[149]

3. 1. 핵연료 주기

• 첫 단계는 프론트엔드라고 부르며, 우라늄 광석을 채굴하여 옐로케이크 형태로 만든 후 육불화우라늄(UF₆)으로 전환하는 과정을 거친다. 이후 우라늄 농축공장에서 필요한 농도의 농축우라늄을 만들고, 다시 육불화우라늄(UF₆)을 이산화우라늄(UO₂)으로 전환하여 핵연료로 가공한다.
• 두 번째 단계는 서비스 기간이라고 부르며, 핵연료를 원자로에서 사용하여 전력을 생산하는 단계이다. 원자로에서 방출된 사용후 핵연료는 고온과 방사선을 방출하므로, 일정 기간 수중에서 냉각시켜야 한다.
• 마지막 백엔드 단계는 사용한 연료를 안전하게 보관 및 관리하는 단계이다. 사용후 핵연료는 재처리 또는 직접 처분되기 전에 수중 또는 옥상에서 일정 기간 저장(중간저장)된다. 핵연료 중 일부는 재처리되어 핵연료로 재사용되고, 나머지는 고준위 방사성폐기물로 유리화되어 최종 처분되기 전까지 중간저장된다. 최종처분은 사용후 핵연료 혹은 고준위 방사성폐기물을 깊은 지층 속에 매장하는 것이다.

모든 방사성 폐기물의 방사능은 시간이 지남에 따라 약해진다. 폐기물에 포함된 모든 방사성 핵종은 반감기를 가지며, 결국 모든 방사성 폐기물은 비방사성 원소(안정 핵종)로 붕괴된다. 방사성 붕괴는 반감기 규칙을 따르므로 붕괴 속도는 붕괴 기간에 반비례한다. 즉, 요오드-129와 같은 장수명 동위원소의 방사선은 요오드-131과 같은 단수명 동위원소의 방사선보다 훨씬 약하다.^[8]

방사성 물질이 방출하는 이온화 방사선의 에너지와 유형, 그리고 방사성 화학 원소의 화학적 특성은 인간에 대한 위협 정도와 물질의 이동성, 환경 오염 가능성을 결정한다.^[9][10]

3. 1. 1. 프론트엔드

3. 1. 2. 백엔드

3. 1. 3. 장반감기 방사성 폐기물

3. 2. 핵연료 주기 외

• 핵무기 해체: 핵무기 해체 과정에서는 삼중수소, 아메리슘, 플루토늄-239 등의 방사성 폐기물이 발생한다.
• 의료 폐기물: 진단 및 치료 과정에서 테크네튬-99, 이트륨-90, 아이오딘-131, 스트론튬-89 등의 방사성 폐기물이 발생한다.
• 산업 폐기물: 산업 활동으로 인해 알파, 베타, 중성자, 감마 입자 등을 방출하는 방사성 폐기물이 발생한다.
• 자연 발생: 많은 물질들이 자연적으로 방사성 물질을 포함하고 있으며, 우라늄, 토륨 붕괴 사슬에서 유래한 알파 입자를 방출하는 경우가 많다. 석탄, 석유, 천연가스에도 소량의 방사성 물질이 포함되어 있으며, 정제 과정에서 라듐, 라돈 등이 발생한다.

3. 2. 1. 핵무기 해체 과정

3. 2. 2. 의료 폐기물

3. 2. 3. 산업 폐기물

3. 2. 4. 그 외 여러 활동

3. 2. 5. 자연적 발생

4. 폐기물의 종류

방사성 폐기물은 방사능 준위, 발생원, 핵종 등에 따라 다양하게 분류된다. 국제 원자력 기구(IAEA)는 방사성 폐기물 안전 기준(RADWASS)을 발표하며 중요한 역할을 한다.^[40]

방사성 폐기물은 그 정의상 방사성 물질을 포함하며, 인간에게 유해한 방사선을 방출하므로 취급에 주의를 요한다.^[145] 방사성 물질은 발생원 및 성질 등에 따라 분류되며 처분 방법도 달라진다.^[146]

핵연료 주기에서 발생하는 방사성 폐기물은 원자로에서 꺼낸 사용후 핵연료,^[148] 작업자가 사용한 의복, 제염에 사용된 물 등 다양하다. 사용후 핵연료는 일시 보관 후 재처리 공장으로 옮겨지며, 재처리 공장에서는 연료봉 부품, 핵분열 생성물, 우라늄·플루토늄 분리 추출 과정에서 발생한 폐액 등의 방사성 폐기물이 발생한다. 발생별로는 요오드를 가두기 위한 폐은 흡착제, 2차 폐기물(MOX 연료 시설에서 발생하는 것도 포함) 등이 있으며, 우라늄 연료를 가공하는 시설에서 발생하는 우라늄 오염 폐기물은 특히 우라늄 폐기물이라고 불린다.^[149]

일본의 국내법에서는 핵연료 물질인지, 아니면 그 외의 발생 방사성 동위 원소(radioisotope: RI)인지에 따라 그 취급을 규정하는 법률이 다르다. 또한, 일본에서는 방사성 폐기물은 폐기물 처리 및 청소에 관한 법률에서 정의되는 "폐기물"에 원칙적으로 해당하지 않는다.^[147] 다만, 방사능 레벨이 클리어런스 레벨 이하이거나 규제 제외 대상인 경우에는 법정상 방사성 폐기물로 간주되지 않고 산업 또는 일반 폐기물로 처리된다.

우라늄 찌꺼기는 우라늄 함유 광석을 공정하는 중에 생기는 부산물로, 방사성은 낮지만 납과 비소 같은 위험한 중금속을 포함하고 있다. 콜로라도, 뉴 멕시코, 유타 주의 오래된 광산에는 방대한 양의 우라늄 찌꺼기가 남아있다.

국가별 방사성 폐기물 분류 기준은 다르지만, 영국에서는 다음과 같이 분류한다:^[41]

4. 1. 저준위 폐기물

4. 2. 중준위 폐기물

4. 3. 고준위 폐기물

4. 4. 초우라늄 폐기물

5. 폐기물 관리

다른 독성 폐기물과 달리 방사성 폐기물은 일정 시간이 지나면 독성이 사라진다. 방사성 원소의 반감기는 원소마다 다르며, 마이크로초 단위에서 100만 년이라는 긴 시간까지 다양하다. 반감기가 매우 짧은 원소는 자연적으로 사라지게 하면 되고, 반감기가 100만 년 이상인 원소는 방사능 방출량이 적어 신경 쓰지 않아도 된다. 그러나 반감기가 아주 길지도 짧지도 않은 원소는 방사능 유출을 막기 위해 조심스럽게 처리해야 한다.^[191] 다만, 반감기는 핵종별로 다르고 방사능량은 방사성 물질의 양에 따라 다르므로, 반감기가 길다고 해서 안전을 보장하지는 않는다.

방사성 폐기물 관리에서 특히 우려되는 것은 테크네튬-99(Tc-99, 반감기 22만 년)와 요오드-129(I-129, 반감기 1,570만 년)이다. 이들은 수천 년이 지나면 사용후 핵연료 방사능을 지배한다. 사용후 핵연료에서 가장 문제가 되는 초우라늄 원소는 넵투늄-237(Np-237, 반감기 200만 년)과 플루토늄-239(Pu-239, 반감기 24,000년)이다.^[61] 핵 폐기물은 생물권과의 상호 작용으로부터 격리하기 위해 정교한 처리 및 관리가 필요하다. 폐기물은 처리 후 저장, 처분하거나 무독성 형태로 변환하는 장기 관리 전략이 수반되어야 한다.^[62]

핵 재처리는 퓨렉스 공정과 같은 방식으로 일부 방사성 물질 재사용을 허용한다. 그러나 "재처리로 인한 플루토늄 재고가 많은 국가에서 증가하고 있다... 저렴한 우라늄 환경에서 재처리가 경제적인 타당성이 있는지 의문이다."^[124]

많은 유럽 국가는 미래 고준위 핵 폐기물 시설의 방사선 노출 위험 한도를 국제방사선방호위원회나 미국보다 훨씬 엄격하게 적용한다. 유럽의 한도는 국제방사선방호위원회가 1990년에 제안한 기준보다 20배 더 엄격하며, 유카 산 핵 폐기물 저장소에 대해 미국 환경 보호국(EPA)이 제안한 기준보다 10배 더 엄격하다.^[125] 미국 EPA는 10,000년 이상에 대해 유럽 한도보다 250배 더 관대한 기준을 제안했다.^[2]

5. 1. 우주에 버리기

5. 2. 핵변환

5. 3. 땅에 묻기

미국에서는 미완성된 유카 마운틴 저장소 작업 종료로 폐기물 관리 정책이 붕괴되었다.^[2] 현재 사용후 핵연료는 70개 원자력 발전소 부지에 저장되어 있다. 버락 오바마 전 미국 대통령은 이 문제와 향후 폐기물 처리 옵션 검토를 위해 청사진 위원회를 임명했으며, 심층 지질 저장소가 선호되는 것으로 보인다.^[68]

6. 방사성 폐기물과 관련된 사고들

국제 원자력 기구(IAEA)는 원자력 관련 사고를 0~7등급으로 나누는데, 이 중 가장 심각한 7등급 사고에는 체르노빌, 후쿠시마 원자력 사고가 있다. 이러한 대형 사고들은 원자력 발전이 완벽하게 안전하지 않다는 것을 보여주었다.^[195][196]

역사적으로 방사성 물질의 부적절한 처리, 운송, 폐기로 인한 사고가 많이 발생했다. 소련의 카라차이 호수에서는 저장된 폐기물이 주변 지역으로 퍼졌고, 미국의 켄터키에 있는 저준위 폐기물 저장소 맥시 플랫(Maxey Flat)에서는 폐기물을 흙으로 덮었다가 폭우로 인해 방사능에 오염된 물이 유출되었다. 이탈리아에서는 방사성 폐기물 저장소에서 오염된 물이 강으로 방류되기도 했다. 2008년 프랑스 트리캐스탱의 아베라(Avera) 원전에서는 정제되지 않은 우라늄이 포함된 액체가 유출되어 약 75kg의 방사성 물질이 땅에 스며드는 사고가 발생했다.

개발도상국에서는 버려진 방사성 폐기물을 청소하는 과정에서 방사능 노출이 발생하는 경우가 많다. 규제 부족, 방사능 위험에 대한 교육 부족, 고철 시장 발달 등이 원인이다. 청소부나 구매자들은 방사성 폐기물인지 모르고 장식용이나 고철로 사용하기도 한다. 병원, 대학교, 군대 등의 무책임, 규제 부재 또는 미흡한 규제 실행도 문제이다.

2013년 2월 23일, 미국의 핸포드 핵 처리장(Hanford Nuclear Reservation) 탱크에서 대량의 방사성 폐기물 누출 사고가 발생했다.

한국의 원전 안전 운영정보 시스템에 따르면, 3등급 이상의 사고는 없었지만 2019년까지 383건의 사고가 기록되었으며, 가장 최근 사고는 2004년 2월 고리 3호기의 수소 누설이다.

7. 한국의 방사성 폐기물 관리 현황 및 문제점

한국은 방사성 폐기물을 법률에 따라 핵연료 폐기물과 RI 폐기물로 구분한다.^[150][151] 핵연료 폐기물은 원자력 발전소에서 사용 후 발생하며, RI 폐기물은 연구 시설, 의료 기관, 산업 현장 등에서 발생한다.

방사능 준위에 따라 고준위, 중준위, 저준위 폐기물로도 분류된다. 고준위 폐기물은 사용후 핵연료 재처리 과정에서 발생하며, 매우 높은 방사능 때문에 특별 관리가 필요하다. 저준위 폐기물은 상대적으로 방사능 준위가 낮지만, 안전하게 처리해야 한다.^[156][157]

저준위 폐기물은 얕은 지층에 매립하고, 고준위 폐기물은 깊은 지층에 처분하는 방안이 추진된다. 고준위 폐기물은 장기간 방사능이 유지되므로 안전한 격리가 중요하다.^[82] 유리화 기술은 폐기물을 유리와 혼합하여 안정화하는 방법으로, 셀라필드 등에서 활용되며, 수천 년간 안전하게 보관할 수 있다.^[69][73]

7. 1. 법적 분류

7. 2. IAEA 분류에 따른 관습적 분류

7. 3. 방사성 물질 취급 불필요 물질 관련 제도

7. 4. 핵연료 폐기물 처리 및 처분

7. 4. 1. 제2종 폐기물 매설: 저준위 방사성 폐기물 처분 방법

• 여유 심도 처분: 지하 50~100m 깊이에 콘크리트 구조물을 설치하여 폐기물을 매설한다.
• 얕은 지중 피트 처분: 지하 10m 정도에 콘크리트 피트를 설치하여 폐기물을 매설한다.
• 얕은 지중 트렌치 처분: 얕은 지면에 도랑을 파서 폐기물을 매립한다.

7. 4. 2. 제1종 폐기물 매설: 고준위 방사성 폐기물 등의 처분 방법

7. 5. RI 폐기물 처리 및 처분

7. 6. 방사성 물질 오염 대처 특별 조치법 관련 특정 폐기물 처리 및 처분

7. 7. 한국의 원자력 발전소 유지 보수 문제

8. 관련 조직 및 단체

• 일본원자력연구개발기구(JAEA)
• 일본원연(JNFL) - 저준위 방사성 폐기물 매립 센터
• 원자력환경정비촉진・자금관리센터(RWMC)
• 전력중앙연구소(CRIEPI)
• 국립환경연구소
• 사용후 연료 재처리 기구(NuRO)
• 국제 폐로 연구 개발 기구(IRID)

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_[142] 문서 長崎・中山(2011)
_[143] 문서 原子力発電所および核燃料製造施設、核兵器関連施設などから排出される
_[144] 문서 病院の検査部門から出るガンマ線源の廃棄などで排出される。
_[145] 문서 放射性廃棄物を含め、放射性物質はある程度の時間（半減期）が経過すると放射能が弱くなり、やがては大部分が安定した物質に変化する性質を持つ。半減期と単位時間当たりの放射線量は反比例し、半減期の長い物質は単位時間当たりの放射線量は少ない。半減期は放射性核種により異なる。
放射性物質の中には、半減期が極めて長いものも存在する。放射性物質の量は半減期を経過すると元の半分になるが、残った放射性物質がさらに半分（つまり元の1/4）になるのにも、同じだけの期間が掛かる。たとえば、半減期が約12年であるトリチウムの場合、24年後に崩壊が終わり消失するわけではない。12年後に元の量の50%、24年後に25%、36年後に12.5%…と量が減り限りなくゼロに近づくのみで、同時にトリチウムが崩壊してできる安定同位体、ヘリウム3が生成されていく。ウラン等の原子番号の大きい物質は、崩壊後の物質も放射性物質（娘核種）になるため、含まれる全ての放射性元素が崩壊を終え、鉛などの安定同位体に落ち着くまでは、非常に長い期間を要するものもある。
_[146] 표 放射性廃棄物の区分と処分方法
_[147] 웹사이트 廃棄物の処理及び清掃に関する法律（昭和四十五年法律第百三十七号）第二条 一項 https://laws.e-gov.g[...] 総務省行政管理局 2017-06-16
_[148] 문서 日本においては使用済み核燃料は再処理の方針により廃棄物には分類されないが、再処理の方針をとらない国では高レベル放射性廃棄物に区分される。
_[149] 문서 軍事分野では、同様の廃棄物として、核兵器製造過程で生じた廃棄物や、耐用年数を過ぎ廃棄処分となった核兵器、耐用年数を過ぎ廃艦処分となった原子力潜水艦や原子力空母などがある。
_[150] 문서 法律本体では「放射性廃棄物」ということばは使われておらず、「核燃料物質又は核燃料物質によって汚染された物」で「廃棄しようとするもの」という言い回しで示されている。
_[151] 문서 取扱い(1994)、1．RI・研究所等廃棄物を巡る状況（文部科学省）、長崎・中山(2011)
_[152] 웹사이트 放射性物質汚染廃棄物とは http://shiteihaiki.e[...]
_[153] 문서 岩手県1トン、宮城県2828トン、福島県38万2392トン（2017年から富岡町の最終処分場への搬入が進行中）、栃木県1万1343トン、千葉県3717トン、神奈川県3トン、東京都982トン、群馬県1187トン、新潟県942トン
_[154] 웹사이트 （東日本大震災１２年　３・１１の現在地）仮置き「３年の約束が」　最終処分場、候補地反発で棚上げ：朝日新聞デジタル https://www.asahi.co[...] 朝日新聞 2023-02-12
_[155] 웹사이트 （東日本大震災１２年　３・１１の現在地）指定廃棄物、処分進まず　放射性物質が拡散　福島県外２万トン：朝日新聞デジタル https://www.asahi.co[...] 朝日新聞 2023-02-12
_[156] 문서 IAEAの分類とは異なり、再処理廃液及びその固化体と同等の強い放射能を有する放射性廃棄物は含まれない。すなわち、高レベル放射性廃棄物はすべて核燃料廃棄物である。
_[157] 문서 高レベル放射性廃棄物以外の放射性廃棄物が低レベル放射性廃棄物ということである。すなわち、ほとんどすべての放射性廃棄物は、その放射能の強度に関わらず、低レベル放射性廃棄物にあたる。
_[158] 문서 土井(1993)
_[159] 문서 アルファ線を放出する核種
_[160] 문서 超ウラン元素（TRans-Uranium）を多量に含む放射性廃棄物をTRU廃棄物と呼ぶ。
_[161] 문서 当然、資源としてリサイクルできるのであれば再利用する。
_[162] 문서 長崎・中山(2011)
_[163] 문서 クリアランスによりリサイクルされるものは一般社会に流通されることになるため、クリアランスレベルは国によって大きく異なることのないよう、国際的な整合性が必要であることから、国際原子力機関（IAEA）及び欧州委員会（EC）を中心にクリアランスレベルの検討が進められている。長崎・中山(2011)
_[164] 문서 例えば、放射性セシウム（セシウムの放射性同位体）であれば、そのクリアランスレベルは1kgあたり100 Bq（0.1Bq/g）である。
_[165] 문서 TECDOC855(1996)
_[166] 문서 原子炉クリアランス(1999)
_[167] 웹사이트 「クリアランスレベル以下の金属廃棄物」 http://www.nsc.go.jp[...] 原子力安全委員会 2011-11-21
_[168] 문서 NORM : Naturally Occurring Radioactive Materials と呼ばれる。なお、NORMのうち人為的に濃度が高められた自然放射性物質はTENORM（Technologically Enhanced NORM）と呼ばれる。長崎・中山(2011)
_[169] 문서 長崎・中山(2011)
_[170] 문서 長崎・中山(2011)
_[171] 문서 例：放射線管理区域などで中性子を吸収して放射化されたものや、炉心付近の資材、廃止措置が取られた発電所の解体に伴う廃棄物など
_[172] 문서 例：再処理工場から発生する核燃料被覆管（ハル）、使用済燃料構造部材の端末部分（エンドピース）など
_[173] 웹사이트 「低レベル放射性廃棄物の処分方法」 http://www.jnfl.co.j[...] 日本原燃
_[174] 웹사이트 核燃料物質又は核燃料物質によつて汚染された物の第二種廃棄物埋設の事業に関する規則（昭和六十三年総理府令第一号） https://laws.e-gov.g[...] 総務省行政管理局 2019-07-01
_[175] 문서 シュラウド（shroud）とは、沸騰水型原子炉の炉内構造物の一つで、炉心部を構成する燃料集合体や制御棒を内部に収容する円筒状の構造物を言う。
_[176] 문서 燃料集合体を覆っている金属製の角筒をチャンネルボックス（channnel box）と呼ぶ。
_[177] 서적 長崎・中山(2011)
_[178] 서적 長崎・中山(2011)
_[179] 문서 放射能レベルが極めて低い廃棄物の中でも有害な化学物質を含むものは対象外である。
_[180] 서적 長崎・中山(2011)
_[181] ATOMICA dic トレンチ処分
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_[186] 웹사이트 独立行政法人日本原子力研究開発機構法の一部を改正する法律 http://www.mext.go.j[...]
_[187] 웹사이트 放射性物質汚染廃棄物とは（環境省） http://shiteihaiki.e[...]
_[188] 웹사이트 災害環境研究への取り組み https://www.nies.go.[...]
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_[190] Youtube 【公式】竹田恒泰チャンネル 2　12/1【前半】竹田恒泰ch第510回+【12月特番】前例なし！異例の最終段階不合格の実態～文科省との丁々発止～その５完結編！？
_[191] 서적 방사능은 정말로 위험할까? 민음in 2006
_[192] 서적 방사능은 정말로 위험할까? 민음in 2006
_[193] 서적 방사능은 정말로 위험할까? 민음in 2006
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_[195] 웹사이트 미국 최대 핵 폐기물 처리장 탱크 누출 http://www.ajunews.c[...]
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