1. 미국의 지층처분 특징

(1) 처분방침

●정권교체에 의한 유카산맥(Yucca Mountain) 계획의 중지

공화당 정권 하에서 입지가 추진되어 온 유카산맥 계획에 관해서는 정권교대에 의한 민주당 현 정권에서는 중지되어, 예산을 삭감하고 처분장 개발과 관련된 모든 예산을 제로하여 방사성 폐기물 처분의 대체안을 검토하기 위한 비용을 계상하고 있다.

●3종류의 높은 수준의 방사성 폐기물을 지층처분

미국에서 처분대상이 되는 고준위 방사성 폐기물은 상업용 원자력 발전소에서 발생하는 사용 후 연료, 에너지부가 보유한 핵병기 제조시설 등에서 발생한 고준위 방사성 폐기물, 병기제조로, 연구로 및 해군 선박용 로에서 발생하는 사용 후 연료 3종류 이다.

유카산맥에 예정되어 있는 처분량은 상업용 원자력 발전소에서 발생한 사용 후 연료가 63,000톤(중금속 환산), 에너지부가 보유하고 있는 사용 후 연료가 2,333톤, 핵병기 제조 및 상업용 원자력 발전소에서 발생한 사용 후 연료의 재처리에 의해 발생한 고준위 방사성 폐기물이 4,667톤으로 총 70,000톤이다.

● 처분형태

처분대상인 고준위 방사성 폐기물은 외측이 합금22라고 불리는 니켈기합금, 내측이 스테인리스 구리의 2중 구조의 폐기물 용기에 봉인하여 처분된다. 외측의 합금이 부식에 견디는 역할을 하고, 내측의 스테인리스 구리가 역학적인 하중에 견디는 역할을 담당하고 있다. 처분장의 지상시설을 간소화하기 위한 설계 변경이 실시되고, 상업용 원자력 발전소에서 발생한 사용 후 연료의 약 90%가 발전소에서 운송, 저장, 처분을 위한 캐리스터에 수납되며, 나머지는 처분장에서수송, 저장, 처분을 위한 캐니스터에 수납될 계획이다.

              (그림) 수송, 저장, 처분 캐니스터

● 처분장의 개요(처분개념)

유카산맥의 특징은 강수량이 적은 사막지대의 응회암으로 이루어진 지층으로 지하 수면이 지표에서 500~800m의 깊이에 존재한다. 처분장은 지표에서 200~500m의 깊이, 지하수면보다 평균 약 300m 상부에 건설된다. 처분장의 규모는 총 면적이 약 5km², 처분갱도의 연장길이는 약 64km로 예정되어 있다. 지하시설의 주요 구성요소는 직경 약 5.5m로 11,000개의 폐기물 용기를 설치하는 “처분갱도”, 위치한 다양한 형태의 “폐기물 용기”, 폐기물 용기의 상부에 설치된 처분갱도 벽면에서 액적, 암석의 낙하로부터 방어하기 위한 “드립실드(drip shield)”가 있다.

      (그림) 유카산맥에 제안된 지층처분장 시설

      (그림) 설치 갱도와 폐기물 용기의 개념도

(2) 고준위 방사성 폐기물의 발생

미국에서 처분대상인 고준위 방사성 폐기물의 발생자는 33주 72개소의 상업용 원자력 잘전소의 소유, 운전회사와 핵병기 제조용 원자로, 연구로, 해군 선박용 로, 원형로를 다루는 에너지부이다. 미국에서 상업용 원자력 발전소에서 발생한 사용 후 연료가 2010년 5월 현재 합계 약 62,500톤(중금속 환산) 축적되어 있다. 앞으로 예상되는 원자력 발전소의 라이선스 갱신을 고려하면, 사용 후 연료의 양은 130,000톤에 도달할 가능성이 있다고 예측되고 있다.

한편, 에너지부가 소유하는 핵병기 제조용 원자로, 연구로, 해군선박용 로, 원형로 등으로부터의 사용 후 연교는 2035년에 약 2,500톤에 이를 것이다. 또한, 이전에 실시된 상업용 원자력 발전소에서 발생한 사용 후 연료의 재처리에 의한 발생한 것을 포함하여 에너지부의 국방시설 및 국립연구소에서 발생한 고준위 방사성 폐기물이 에너지부의 4개소에 저장되어 있다. 지하 탱크에 저장되어 있는 고준위 방사성 폐액은유리고화시켜 최종적으로는 약 36,000개 캐니스터의 고준위 방사성 폐기물 발생이 예상되고 있다.

(3) 처분장의 안전확보 대응

에너지부는유카산맥 사이트 적합성지침(10 CFR Part 963)에 따라 처분장의 폐쇄 전 및 폐쇄 후 사이트의 적합성을 판정한다. 이 지침에서는 1만년을 넘는 장기간에 대해 폐쇄 후 처분장시스템의 평가를 위해 토탈시스템 성능평가(TSPA)를 실시하는 것이 규정되어 있다. 토탈시스템 성능평가에서는 처분시스템의 방사성 핵종을 격리하는 성능에 영향을 주는 다양한 프로세스를 조합시킨 모델이 구축된다.

유카산맥 사이트 적합성 지침에서는 처분장 시스템의 성능에 중요한 프로세스에 대응한 적합성 기준으로서 다음과 같이 제시되어 잇다.

① 사이트 특성(지질학, 수문학, 지구물리학, 지구화학)

②불포화대에서의 물 유동특성

③근거리 환경특성

④인공 베리어 시스템 노화특성

⑤폐기체의 노화특성

⑥인공 베리어 시스템의 노화와 물의 유동, 방사성 핵종의 이행에 관한 특성

⑦불포화대에서의 물 유동과 방사성 핵종의 이행 특성

⑧포화대에서의 물 유동과 방사성 핵종의 이행특성

⑨생물권의특성

또한, 유카산맥 사이트 적합성 지침에서는 다음과 같은 3개의 시나리오에 관하여 평가하는 것도 정해져 있다.

- 발생할 것으로 예측된 “통상적인 시나리오”

- 발생할 확률은 낮지만 잠재적으로 유의한 영향을 가져오는 “파괴적 시나리오”(화산활동, 지진, 핵임계 등)

- 탐사목적의 굴삭에 의한 “인간침입 시나리오”

(4) 연구체제

에너지부의 민간 방사성 폐기물 관리국(OCRWM, Office of Civilian Radioactive Waste Management)은 1982년 방사성 폐기물 정책법(NWPA, Nuclear Waste Policy Act)에 기초하여 유카산맥의 사이트 특성조사를 실시하여 처분장 예정지로서의 적합성을 평가하기 위한 연구를 수행하였다.

원자력규제위원회(NRC, Nuclear Regulatory Commission)가 정한 고준위 방사성폐기물처분기준(10 CFR Part 60)에서는 에너지부가 유카산맥 지층처분장의 건설 허가신청을 실시할 때, 지하시험의 실시를 의무로 정하였다. 탐사연구시설(ESF, Exploratory Studies Facility)의 건설은 1992년에 개시되어 1997년에 완성하였다. 탐사연구시설의 심도는 약 300m로, 본 갱도의 길이는 약 7.9km이다. 탐사연구시설에서는 유카산맥에서 지층의 암석학적 성질 및 수문지질학적 특성을 파악하기 위해서 열 및 물의 이동에 관한 실험 등이 실시되고 있다.

2. 지층처분 제도

(1) 처분사업의 실시 체제

미국에서는 1982년 방사성 폐기물정책법 제111조 등에 의해 고준위 방사성 폐기물 및 사용 후 연료의 영구처분의 책임은 연방정부에 있다고 정하였다. 구체적으로는 에너지부 가 처분의 실시주체이며, 이 책임수행을 위한 에너지부 내부에 설치된 민간 방사성 폐기물관리국이 시책을 실시한다.

고준위 방사성 폐기물 처분에 관한 규제행정기관으로서는 원자력규제위원회가 처분장의 건설 등의 인허가 조사, 인허가에 관한 기술요건, 기준의 책정을 담당하고, 환경보호청이 고준위 방사성 폐기물의 처분에 적용하는 환경방사선 방어기준의 책정에 관한 역할을 담당하고 있다. 고준위 방사성 폐기물 처분의 기본방침은 NWPA에 정해져 있으며, 구체적인 계획에 관해서는 에너지부에 의해 책정되어 있다. 현재 계획에서 조업개시는 2020년으로 되어 있다.

(2) 처분비용

고준위 방사성 폐기물의 처분비용은 1982년 방사성 폐기물정책법 제 111조에 의해 폐기물 발생자 및 소유자가 부담하는 것으로 되어 있으며, 그를 위한 동법 제302조에 의해 방사성 폐기물기금이 재무성에 설치되어 있다. 폐기물 발생자인 원자력발전 사업자는 발전 1kWh당 약 0.1엔을 동기금에 지원하고 있다. 처분비용의 총액은 2007년 가격으로 약 962억달러(약 8조 1,800억엔)로 산정되었다. 또한, 이 기금의 적립액은 2010년 1월말 시점에서 약 317억달러(약 2조 6,900억엔)이다.

방사성폐기물기금에서는 다음에 열거하는 고준위 방사성폐기물 처분에 필요한 자금이 확보되었다.

- NWPA에 기초하여 설치되는 지층처분장, 중간저장시설, 시험 및 평가시설의 사이트 선정, 개발, 인허가 활동, 폐지조치 및 폐지조치 후의 유지 및 모니터링

- NWPA에 기초하여 연구개발 및 실증을 실시하기 위한 비용

- 지층처분장에서의 처분, 중간저장시설에서의 저장, 시험 및 평가시설에서의 사용을 위한 고준위 방사성 폐기물의 운송, 전처리, 용기에의 봉입

- 지층처분장 사이트의 시설, 중간저장시설 사이트의 시설, 시험 및 평가시설 사이트의 시설 및 이러한 시설의 필요시설 또는 부속시설의 취득, 설계, 개조, 재건축, 조업, 건설

- 주, 시 및 인디언 부족에의 보조금

- 고준위 방사성 폐기물 프로그램의 일반관리 비용

(3) 처분장의 선정과 수속

1982년 방사성 폐기물정책법에서는처분장 후보지로서 3지검을 선정하여 사이트 특성조사를 실시하도록 규정지었지만, 1987년에 방사성 폐기물 정책 수정법이 성립되어 유카산맥이 유일한 사이트 특성 조사의 대상이 되었다. 그 후, 1999년에 환경영향평가안이 공표되고, 2002년 2월에는 에너지장관이 대통령에게 최종처분장 사이트로서 유카산맥을추전하였으며, 다음날 대통령이 의회에 추천을 통지하였다. 4월에는 네바다주지사가 불승인을 연방의회에 통지하였지만, 이것을 뒤집는 입지승인 결의안이 7월에 가결되어 대통령의 서명을 얻어 유카산맥이최종처분장 사이트로서 결정되었다.