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방사성폐기물은 원자력을 이용하는 과정에서 발생하는 부산물이다. 방사성폐기물로 간주하는 대상과 범위는 법으로 정하고 있으며, 방사성물질 또는 그에 따라 오염된 물질로서, 폐기의 대상이 되는 물질로 규정하고 있다.

방사성폐기물은 원자력발전소의 사용후핵연료를 비롯하여 원자력발전소 내 방사선관리구역에서 사용한 방사성물질에 오염된 작업복, 장갑, 덧신, 걸레, 기기 교체 부품 등을 망라한다. 또한 방사성동위원소를 사용하는 산업체, 연구기관, 병원에서 발생하는 시약병, 주사기, 튜브 등의 방사성동위원소 폐기물도 포함된다.

방사성폐기물의 처리는 방사성폐기물의 저장, 처분, 재활용 등을 위해 방사성폐기물을 물리적‧화학적 방법으로 다루는 것을 의미한다.

방사성핵종의 반감기는 인위적으로 변경할 수 없으나 방사선작업종사자의 피폭을 최소화하고 방사선안전을 위해, 방사성폐기물을 재활용, 농축 및 저장, 희석 및 분산, 지연 및 붕괴, 감용 등의 원칙에 따라 방사성폐기물을 처리‧처분한다.

실제 방사성폐기물의 처리 방법은 방사능 준위와 물리적, 화학적 상태 및 함유하고 있는 방사성핵종의 종류를 고려하여 선택한다. 액체폐기물은 응집침전범, 이온교환법, 증발법 등의 방법으로 처리하여 저장‧처분하고, 고체폐기물은 압축, 시멘트고화 등의 방법으로 처리하여 저장 처분한다.

기체폐기물은 필터 여과법 등을 이용해 정화한다. 방사성폐기물의 폐기와 처리는 이로 인해 주변 자연에 미치는 영향이 최대 허용선량의 1/10 이하가 되도록 법으로 규정하고 있다.

방사성폐기물은 발생 과정과 발생량, 함유 방사선량의 차이에 따라 처리와 처분 방법이 다르다. 고준위방사성폐기물은 현재로서는 심층처분 방식이 가장 현실적이다. 중준위방사성폐기물은 표층 또는 매립형 처분 방식을 제외한 다른 방식으로 처분할 수 있다.

저준위방사선폐기물은 매립형 처분을 제외한 다른 방식으로 처분할 수 있으며 극저준위 방사성폐기물은 천층 또는 심층처분방식, 그 어느 것으로도 처분할 수 있다. 자체처분 방사성폐기물은 소각, 매립, 재활용 등의 방법으로 처분할 수 있다.