Abstract
Stresses occur in the spent nuclear fuel disposal canister due to the impulsive forces incurred in the accidental drop and impact event from the transportation vehicle onto the ground during deposition in the repository. In this paper, the comparative study of finite element analysis for stresses occurring in various models of the spent nuclear fuel disposal canister due to these impulsive forces is presented as one of design processes for the structural integrity of the canister. The main content of the study is about the design of the structurally safe canister through this comparative study. The impulsive forces applied to the canister subjected to the accidental drop and impact event from the transportation vehicle onto the ground in the repository are obtained using the commercial rigid body dynamic analysis computer code, RecurDyn. Stresses and deformations occurring due to these impulsive forces are obtained using the commercial finite element analysis computer code, NISA. The study for the structurally safe canister is carried out thru comparing and reviewing these values. The study results show that stresses become larger as the wall encompassing the spent nuclear fuel bundles inside the canister becomes thicker or as the diameter of the canister becomes larger. However, the impulsive force applied to the canister also becomes larger as the canister diameter becomes larger. Nonetheless, the deformation value per unit impulsive force decreases as the canister diameter increases. Therefore, conclusively the canister is structurally safe as the diameter increases.
고준위폐기물 처분용기를 처분장에서 처분 시 사고로 운송차량에서 추락낙하 하여 지면과 충돌하는 경우 처분용기에 가해지는 충격력에 의해 처분용기에 응력이 발생한다. 본 논문에서는 고준위폐기물 처분용기의 구조안전성 설계과정의 일환으로 이와 같은 충격력에 의하여 여러 가지 처분용기 모델에 발생하는 응력에 대한 비교연구를 수행하였다. 연구의 주된 내용은 이와 같은 비교연구를 통하여 구조적으로 건전한 처분용기의 설계에 관한 것이다. 처분장에서 운반차량으로 처분용기 운반 중 사고로 추락낙하 하여 지면과의 충돌 시에 처분용기에 가해지는 충격력은 기구동역학해석 상용 컴퓨터코드인 RecurDyn으로 구하였다. 이렇게 구한 충격력에 의하여 여러 가지 처분용기 모델에 발생하는 응력 및 변형은 유한요소해석상용 컴퓨터코드인 NISA를 이용하여 구하였다. 이 응력과 변형 값들의 비교 검토를 통하여 구조적으로 건전한 처분용기에 대한 연구를 수행하였다. 연구결과 처분용기 내부 고준위폐기물 다발을 감싸는 외곽 벽의 두께가 두꺼워 질수록 또는 처분용기의 직경이 커질수록 처분용기에 발생하는 응력이 커지는 것을 알 수 있었다. 그러나 처분용기에 가해지는 충격력도 처분용기의 직경이 커짐에 따라 증가하였다. 그럼에도 불구하고, 단위 충격력 당 발생하는 변형의 크기는 직경이 증가함에 따라 감소하였다. 따라서 결론적으로 직경이 증가할수록 처분용기는 구조적으로 건전함을 알 수 있었다.