• 방사성폐기물학회지
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• 제17권3호
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• pp.339-346
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• 2019

제8차 전력수급기본계획에 근거하여 현재 운영중이거나 계획중인 원자력발전소에서 발생할 사용후핵연료의 양과 특성을 추정하였다. 본 연구에서 고려된 특성은 핵연료집합체에 대한 제원, 핵연료봉 배열, $^{235}U$ 초기 농축도, 방출연소도, 냉각기간이다. 이들은 사용후핵연료 처분시스템을 설계하는데 필수적인 항목이다. 2082년까지 가압경수로 사용후핵연료의 예상발생량은 약 62,500 다발로 추정되었다. 2018년 말까지 발생한 사용후핵연료 중 상대적으로 길이가 짧은 웨스팅하우스형 원전연료가 약 60%, 상대적으로 길이가 50 cm 정도 긴 한국형 원전 연료가 약 40%를 차지하였다. $^{235}U$ 초기 농축도 4.5 wt% 이하를 갖는 사용후핵연료의 비율은 전체 발생량의 약 90%를 차지하였으며, 방출연소도는 98%의 물량이 55 GWd/tU 이하로 나타났다. 2077년을 기준으로 웨스팅하우스형 원전에서 발생한 사용후핵연료의 냉각기간은 50년 이상이 97% 정도를 차지하였으며, 본 논문에서 가정한 처분 완료시점인 2125년을 기준으로 한국형 원전에서 발생한 사용후핵연료의 냉각기간은 45년 이상이 98% 정도를 차지하는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로 효율적인 처분시스템 설계를 위해 기준 사용후 핵연료는 제원적 특성을 고려하여 두 가지 형태로 설정하였으며, 웨스팅하우스형 원전 연료의 경우, 집합체 제원으로 KSFA, 초기 농축도 4.5 wt%, 방출연소도 55 GWd/tU, 냉각기간 50년으로, 한국형 원전 연료의 경우, 집합체 제원으로 PLUS7, 초기 농축도 4.5 wt%, 방출연소도 55 GWd/tU, 냉각기간 45년으로 설정하였다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제8권3호
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• pp.239-245
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• 2010

2009년말 기준으로 11,811 다발의 경수로 사용후핵연료가 방출되었으며, 지금까지 각 사용후핵연료에 대해 방사선원항을 가중하여 설계에 반영하기는 사실상 불가능하여, 원자력 관련시설 설계시 보수성을 갖는 기준 사용후핵연료를 선정하고 이를 바탕으로 시스템 설계를 수행하여 왔다. 방사선원항에 대한 단순모델을 적용하면 각 사용후핵연료에 대한 방사선원항을 가중함으로써 이와 같은 보수성을 배제할 수 있으므로 본 연구에서 웨스팅하우스형 원전에 사용된 사용후핵연료를 대상으로 방사선원항, 즉, 붕괴열, 방사능세기, 섭취위해도 등을 예측하기 위한 회귀모형을 개발하였다. 개발된 회귀식을 통해 예측된 방사선원항값은 ORIGEN-ARP 코드로 계산된 값과 약 5% 이내에서 잘 일치함을 확인하였으며, 이의 유용성을 검토한 결과 각각의 사용후핵연료에 대한 방사선원항을 가중하여 설계에 반영하면 보수성을 줄일 수 있음을 확인하였다. 따라서 본 연구에서 개발된 회귀식은 사용후핵연료의 저장 및 처분과 관련한 원자력시설 설계시 개념설계 단계에서 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제27권6호
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• pp.833-844
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• 1995

증기발생기 수위제어를 위한 자기동조 예측제어기법을 제안하였다. 제어기설계시 측정 가능한 앞되먹임 신호에 대한 고려와 비선형계통이나 시변계통에 적용하기 위해 적응형으로 유도한 것이 제안된 제어기의 특징이다. 이러한 이유로 제안된 제어기는 계통의 동특성에 직접 영향을 주는 앞되먹임 신호가 존재하고, 시간이나 동작조건에 따라 계통의 계수가 변하는 계통에 적용 가능하다. 제안된 제어기의 성능을 검증하기 위해 웨스팅하우스형의 증기발생기 모델을 이용하여 모의실험을 수행하였다. 모의실험 결과 기존의 비례-적분제어기 보다 우수한 성능을 나타냄을 알 수 있었다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제13권2호
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• pp.13-21
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• 2004

The thermal-hydraulic model ARTS which was based on the RETRAN-3D code adopted in the domestic full-scope power plant simulator which was provided in 1998 by KEPRI. Since ARTS is a generalized code to model the components with control volumes, the smaller time-step size should be used even if converged solution could not get in a single volume. Therefore, dedicated models which do not force to reduce the time-step size are sometimes more suitable in terms of a real-time calculation and robustness. In the case of PRT(Pressurizer Relief Tank) model, it is consist of subcooled water in bottom and non-condensable gas in top. The sparger merged under subcooled water enhances condensation. The complicated thermal-hydraulic phenomena such as condensation, phase separation with existence of non-condensable gas makes difficult to simulate. Therefore, the PRT volume can limit the time-step size if we model it with a general control volume. To prevent the time-step size reduction due to convergence failure for simulating this component, we developed a dedicated model for PRT. The dedicated model was expected to provide substantially more accurate predictions in the analysis of the system transients. The results were resonable in terms of accuracy, real-time simulation, robustness and education of operators, complying with the ANSI/ANS-3.5-1998 simulator software performance criteria and RETRAN-3D results.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1996년도 춘계학술발표회논문집(1)
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• pp.213-218
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• 1996

가압 경수로의 노심설계에 있어서 제한된 우라늄 자원의 효율적인 이용을 위한 다양한 방안으로 장주기 운전, 고 방출연소도 및 저누출 장전모형 등을 강구하고 있는 추세이다. 이러한 노심들은 원자로 운전주기 전반에 걸친 공간적 출력 분포 제어와 잉여반응도 제어를 위해 가연성 흡수봉을 사용하고 있으며 이와 관련 하여 가연성 흡수봉에 대한 전략등이 다 각도로 검토되고 있으며 다양한 노심에 대한 최적의 가연성 흡수봉 혹은 그 전략에 대해 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 웨스팅하우스형 3-Loop 발전소에 대해, 장주기 (18 개월-480 EFPD), 저누출 장전 모형 전략을 채용하여, Er$_2$O$_3$, Gd$_2$O$_3$, ZrB$_2$의 일체형 가연성 흡수봉에 대한 노심특성 및 경제성을 평형노심개념을 적용, KNFC가 노심설계에 사용하고 있는 APA(ALPHA/PHOENIX-P/ANC) 8.0.0 코드 체계를 이용하여 평가하였다. 노심특성에 대해서는 감속재 온도계수, 첨두출력인자, 잔존흡수봉효과 및 노심 연소거동에 대한 평가가 수행되었고, 동일한 주기길이(480 EFPD) 에 대한 우라늄 적재량에 대해 원광비, 변환비, 농축비, 가공비 그리고 이자율 등을 고려하여 핵주기 경제성 평가 코드인 POCO 코드를 이용하여 경제성을 평가하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제22권1호
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• pp.45-57
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• 1990

아날로그와 디지탈 보호계통의 정상상태 여유도를 비교하였다. 비교된 예는 웨스팅하우스사의 OP Delta T 및 OT Delta T 계통과 CE사의 CPCS 계통이다. 안전해석 방법의 차이에 의한 여유도 영향을 제거하기 위해 Dynamic Offset은 고려하지 않았다. 핵연료봉 중심선의 용융을 방지하는데 있어서 디지탈 보호계통이 아날로그 보호계통보다 약 30% 출력 정도의 운전 여유도를 더 가졌다. DNB를 방지하는데 있어서는 주기말에서는 양 보호계통이 비슷한 여유를 가졌으나 주기초에서는 디지탈 보호계통이 약 10%의 더 많은 운전여유를 가지는 것으로 판단된다.

• 한국압력기기공학회 논문집
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• 제9권1호
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• pp.15-19
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• 2013

The auxiliary feedwater is an important to remove the heat from the reactor core when the main feedwater system is unavailable. In most initiating events in Probabilistic Safety Assessment(PSA), the operaton of this system is required to mitigate the accidents. For one of domestic nuclear power plants, a design change of a turbine-driven auxiliary feedwater pump(TD-AFWP), pipe, and valves in the auxiliary system is implemented due to the aging related deterioration by long time operation. This change includes the replacement of the TD-AFWP, the relocation of some valves for improving the system availability, a new cross-tie line, and the installation of manual valves for maintenance. The design modification affects the PSA because the system is critical to mitigate the accidents. In this paper, the safety effect of the change of the auxiliary feedwater system is assessed with regard to the PSA view point. The results demonstrate that this change can supply the auxiliary feedwater from the TD-AFWP in the accident with the motor-driven auxiliary feedwater pump(MD-AFWP) unavailable due to test or maintenance. In addition, the change of MOV's normal position from "close" to "open" can deliver the water to steam generator in the loss of offsite power(LOOP) event. Therefore, it is confirmed that the design change of the auxiliary feedwater system reduces the total core damage frequency(CDF).

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제18권4호통권70호
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• pp.405-416
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• 2005

본 연구에서는 경수로용 핵연료집합체의 전체지지격자(Full Size Grid)와 부분지지격자(Small Size Grid)에 대한 정적 좌굴강도 실험과 전체 지지격자와 부분지지격자를 구성하는 지지격자판(Grid Strap)에 대한 정적 좌굴해석을 수행하여 지지격자의 좌굴특성을 분석하였으며, 분석결과를 이용하여 전체지지격자와 부분지지격자에 대한 좌굴하중값의 예측 가능성을 평가하였다. 좌굴강도 실험은 웨스팅하우스형 연료의 $17{\times}17$셀을 갖는 전체지지격자와 $1{\times}1,\;1{\times}2,\;1{\times}3,\;1{\times}4,\;1{\times}5,\;1{\times}17\;,2{\times}1,\;2{\times}2,\;2{\times}3,\;2{\times}9,\;2{\times}17,\;3{\times}17$ 등의 셀을 갖는 부분지지격자에 대하여 수행하였으며, 실험결과를 이용하여 지지격자의 좌굴강도와 지지격자의 행(rows)과 열(columns) 사이의 관계식을 제시하였다. 좌굴강도 해석은 범용 유한요소해석코드인 ANSYS를 이용하여 수행하였으며, 해석결과를 이용하여 지지격자의 좌굴특성을 분석하고 실험결과와 비교평가 하였다.

• 에너지공학
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• 제16권3호
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• pp.103-112
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• 2007

국내 1970년대에 설계 및 건설된 원자력발전소에 대해 침수분석을 수행한 결과 기기냉각수펌프 및 열교환기 건물, 주/보조건물, 중간건물 주증기 헤더 격실, 중간건물 주급수관 지역 및 하부층 등이 침수사고에 매우 취약하며 발전소 안전정지능력을 저해할 정도로 침수 영향이 심각한 것으로 판명되었다. 이들 지역에서의 침수원은 주급수관 파단이다. 현재 원자력발전소 내환경기기검증에서 주급수관 파단 방출량 계산은 수계산(Hand calculation)방법으로 Henry-Fauske 임계유량 모델 사용하고 있다. 이 방법은 배관파단 위치에서의 차압으로 계산되며, 실제 원자력발전소의 각종 제어로직에 의한 격리신호를 반영하지 못하므로 지나치게 보수적으로 파단 방출유량이 계산된다. 이러한 문제점을 개선하기 위해 원자력발전소 열수력계통 해석 전산코드인 RETRAN을 사용하여 원자력발전소 일/이차측 계통과 제어로직을 모사하고, 주급수관 파단 방출량 분석을 위한 입력가정과 해석방법을 개발하였다. 침수위 분석은 웨스팅하우스형 원자력발전소 격납건물 외부 하부격실에 대해 적용하였다. 전산코드 해석에서 각종 제어계통과 로직을 고려하였으며, 가장 제한적 사고조건을 계산하기 위해 노심출력, 파단형태, 면적, 위치 등의 조합으로 구성된 18개 사고 사례를 분석하였다. 그 결과 가장 제한적 사례 분석에서는 기존 수계산 분석에서보다 파단 방출유량이 크게 줄었고, 하부격실의 침수위도 상당히 낮아졌다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제13권4호
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• pp.253-262
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• 2015

원자력 발전소 내 외부 계통의 표면에 침적된 방사성핵종은 원자로 구조재 및 핵분열생성물의 부식생성물 활성화에 의해 생성된다. 특히, 1차계통 내부에서 물과 부식된 표면 사이의 지속적인 마찰은 냉각재와 부식생성물을 혼합하게 만든다. 그리고 이것들은 계통을 따라 순환한다. 본 논문에서는 설계단계에서 사용되는 1차 계통의 부식생성물과 방사성 핵종의 양을 예측하는 CRUDTRAN, DISER, MIGA-RT 및 CPAIR 코드를 분석하였다. 또한, CRUDTRAN을 이용하여 국내 경수로 1차계통내 부식생성물 거동을 예측하였다. 본 연구목적은 웨스팅하우스형 원전의 실제 데이터로 계산된 값을 측정값과 비교하여 부식생성물 평가 모델의 신뢰도를 향상시키는데 있다.