Journal of the Mineralogical Society of Korea (한국광물학회지)

The Mineralogical Society of Korea (한국광물학회)
권호 표지

Characters of Fracture-filling Minerals in the KURT and Their Significance

한국원자력 연구원 지하처분연구시설(KURT)의 단열충전광물 특성과 그 의미

  • 이승엽 (한국원자력연구원 고준위폐기물처분연구센터) ;
  • 백민훈 (한국원자력연구원 고준위폐기물처분연구센터)
  • Published : 2007.09.30
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

The KAERI Underground Research Tunnel (KURT) located in KAERI (Korea Atomic Energy Research Institute) was recently constructed following the site investigation in 2003. Its dimension is 180 m in length, 6 m in width, and 6 m in height, and it has a horseshoe-like cross-sec-lion and is located in the ground to the depth of 90 m. When the tunnel was dug into the ground with 100 m in length, fresh rocks, weathered rocks and fracture-filling materials were taken and examined by mineralogical and chemical analyses. There are phyllosilicate minerals such as illite, smectite and chlorite including calcite, which are filling some faults and cracks of the KURT rock. The illite and smectite usually coexist in the fracture, where their content ratio is different according to which mineral is predominant. There are high concentrations of U and Th in the rocks coated with iron-oxides and filled with secondary materials as compared with those in the fresh rocks. It seems that the radionuclides, which are slowly leached from the parent rocks or exist as a dissolved form in the groundwater and hydrothermal solution, may have been migrated along the fractures and thereafter selectively sorbed and coprecipitated on the iron-oxides and the fracture-filling materials. These results will be very useful far the evaluation of environmental factors affecting the nuclides migration and retardation when long-term safety is considered to the geological disposal of high-level radioactive wastes in the future.

한국원자력연구원에 위치한 KURT 지하처분연구시설은 2003년 부지조사를 시작으로 최근에 완공하였으며, 그 규모는 길이 약 180m, 폭 6m, 그리고 높이 6m의 말굽형 단면을 가진 터널이고 지하 약 90m 깊이에 위치하고 있다. 터널 굴착이 100m 정도 진행되었을 때, 신선한 암석 및 풍하가 진행된 암석, 그리고 균열 및 단층 충전물질로 채워진 부분을 대상으로 시료를 채취하여 광물 및 화학적 분석을 실시하였다. KURT 암반에는 일라이트, 스멕타이트, 녹니석과 같은 층상규산염광물들과 방해석 등이 단층 및 균열을 충전하고 있다. 일라이트나 스멕타이트는 단열대에 주로 혼합광물로 존재하고 있으며, 우세종에 따라 입도에 따른 함량비에 차이가 있다. 산화철로 피복된 암석과 단열충전물 시료에는 우라늄 및 토륨의 함량이 신선한 암석에 비해 높았으며, 이는 암석으로부터 서서히 용탈되거나 지하수 및 열수에 용존되어 있던 핵종 원소들이 단열을 따라 이동하면서 산화철 및 단열충전광물들에 의해 선택적으로 수착되거나 공침된 결과로 해석된다. 본 연구결과는 향후 지하심부 고준위방사성폐기물 처분관련 장기안정성 예측시 핵종 이동 및 지연에 영향을 끼치는 환경 인자 평가에 귀중한 자료로 활용될 것이다.

Keywords

References

  1. 김건영, 고용권, 배대석, 김천수 (2004) 방사성폐기물 처분연구를 위한 유성지역 화강암내 심부 시추공 단열충전광물의 광물학적 특성 한국광물학회지, 17.99-114
  2. 김영규, 이은정 (2004) 인위적으로 풍화시킨 일라이트 표면의 Cs 흡착 특성. 한국광물학회지, 17, 235-243
  3. 이석훈, 김수진 (2000) 유구지역 화강암질 편마암의 풍화작용에 의한 광물조성의 변화. 한국광물학회지 , 13, 121-137
  4. 정기영 (1998) 팔공산 화강암내 흑운모의 풍화과정에 서 생성되는 고령토 광물들의 광물학적 특성 및 생성환경. 한국광물학회지, 11, 97-105
  5. 조원진, 박정화, 권상기 (2004) 소규모 지하처분연구 시설 부지조사 및 평가. KAERI/TR-2751/2004, 한국원자력 연구소, 대전, 106p
  6. Bradbury, M.H. and Baeyens, B. (2006) Modelling sorption data for the actinides Am(III) , Np(V) and Pa(V) on montmorillonite. Radiochim. Acta, 94, 619-625 https://doi.org/10.1524/ract.2006.94.9-11.619
  7. Choo, C.O. and Chang, T.W. (2000) Characteristics of clay minerals in gouges of the Dongrae fault, Southeastern Korea, and implications for fault activity. Clays Clay Miner., 48, 204-212 https://doi.org/10.1346/CCMN.2000.0480206
  8. Grambow, B., Fattahi, M., Montavon, G., Moisan, C. and Giffaut, E. (2006) Sorption of Cs, Ni, Pb, Eu(III), Am(III), Cm, Ac(III), Tc(IV), Th, Zr, and U(IV) on MX 80 bentonite: An experimental approach to assess model uncertainty. Radiochim. Acta, 94, 627-636 https://doi.org/10.1524/ract.2006.94.9-11.627
  9. Koppi, A.J., Edis, R., Field, D.J., Geering, H.R., Klessa, D.A. and Cockayne, D.J.H. (1996) Rare earth element trends and cerium-uranium-manganese associations in weathered rock from Koongarra, Northern Territory, Australia. Geochim. Cosmochim. Acta, 60, 1695-1707 https://doi.org/10.1016/0016-7037(96)00047-6
  10. Murakami, T., Sato, T., Ohnuki, T. and Isobe, H. (2005) Field evidence for uranium nanocrystallization and its implications for uranium transport. Chem. Geol., 221, 117-126 https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2005.04.004
  11. Nesbitt, H.W. (1979) Mobility and fractionation of rare earth elements during weathering of a granodiorite. Nature, 279, 206-210 https://doi.org/10.1038/279206a0
  12. Payne, T.E. and Airey, P.L. (2006) Radionuclide migration at the Koongarra uranium deposit, Northern Australia - Lessons from the Alligator Rivers analogue project. Physics Chem. Earth, 31, 572-586 https://doi.org/10.1016/j.pce.2006.04.008
  13. Sato, T., Murakami, T., Yanase, N., Isobe, H., Payne, T.E. and Airey, P.L. (1997) Iron nodules scanvenging uranium from groundwater. Environ. Sci. Technol., 31, 2854-2858 https://doi.org/10.1021/es970058m
  14. Sawhney, B.L. (1970) Potassium and cesium ion selectivity in relation to clay mineral structure. Clays Clay Miner., 18, 47-52 https://doi.org/10.1346/CCMN.1970.0180106
  15. Wendling, L.A., Harsh, J.B., Palmer, C.D., Hamilton, M.A. and Flury, M. (2004) Cesium sorption to illite as affected by oxalate. Clays Clay Miner., 52, 375-381 https://doi.org/10.1346/CCMN.2004.0520312