• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
• /
• v.14 no.4
• /
• pp.515-523
• /
• 2001

In this paper results of a linear structural analysis for design and dimensioning of disposal containers for spent pressurized water reactor nuclear fuel and spent Canadian deuterium and uranium reactor nuclear fuel are presented. The container structure studied here is a solid structure with a cast insert and a corrosion resistant outer shell, which is designed for the spent nuclear fuel disposal in a deep repository. An evenly distributed load of hydrostatic pressure from the groundwater and large swelling pressure from the bentonite buffer are applied on the container. Hence, the container must be designed to endure these large pressure loads. In this study, the array type of inner baskets and thicknesses of outer shell and lid/bottom are attempted to be determined through a linear static structural analysis.

• Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
• /
• v.16 no.2
• /
• pp.261-270
• /
• 2018

In this study, to replace the 'J-slot joint', a joint device between a disposal canister and an emplacement jig in Deep Borehole Disposal process, a novel joint device was designed and tested. The novel joint device was composed of a wedge on top of a disposal canister and a hook box at the end of a winch system. The designed joint device had merits in that it can recombine an emplaced canister freely without the replacement of the joint component. Moreover, it can be applied to various emplacement jigs such as drill pipes, wire-lines, and coiled tubing. To demonstrate the designed joint device, the joint device (${\Phi}110mm$, H 148 mm), a twin canister string (${\Phi}140mm$, H 1,105 mm), and a water tube (${\Phi}150mm$, H 1,500 mm) as a borehole model were manufactured at 1/3 scale. As deployment muds, Na-type bentonite (MX-80) and Ca-type (GJ II) bentonite muds were prepared at solid contents of 7wt% and 28wt%, respectively. The manufactured joint device showed good performance in pure water and viscous muds, with an operation speed of $10m{\cdot}min^{-1}$. It was concluded that the newly developed joint device can be used for the emplacement and retrieval of a deep disposal canister, below 3~5 km, in the future.

• Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
• /
• v.25 no.2
• /
• pp.175-186
• /
• 2023

The buffer materials in disposal hole are exposed to the decay heat from spent nuclear fuels and groundwater inflow through adjacent rockmass. Since understanding of thermal-hydro-mechanical-chemical (T-H-M-C) interaction in buffer material is crucial for predicting their long-term performance and safety of disposal repository, it is necessary to investigate the heating-hydration characteristics and consequent T-H-M-C behavior of the buffer materials under disposal conditions considering geochemical factors. In response, the Korea Atomic Energy Research Institute developed a laboratory-scale 'Lab.THMC' experiment system, which characterizes the T-H-M behavior of buffer materials under different geochemical conditions by analyzing heating-hydration process and stress changes. This technical report introduces the detail design of the Lab.THMC system, summarizes preliminary experimental results, and outlines future research plans.

• Proceedings of the Korean Radioactive Waste Society Conference
• /
• 2009.06a
• /
• pp.63-64
• /
• 2009

변환시설의 해체 시 발생한 해체폐기물은 2009년 현재까지 약 354톤이며, 이들 중 탱크, 배관, 반응기, 펌프류 동의 해체금속폐기물이 약 191톤으로 54% 를 차지하고 있다. 이들 해체금속폐기물은 제염 처리공정을 통하여 전량 자체처분폐기물로 전환시키는 것을 목표로 두고 있다. 이는 오염된 금속류를 효과적으로 제염한 다음 자체처분시킴으로서 방사성폐기물에 대한 처분비용을 저감할 수 있기 때문이다. 해체금속폐기물 중 스테인레스강 해체폐기물은 질산 용액을 사용한 초음파화학제염공정으로 제염한 후 자체처분폐기물로 53톤을 전환하였다. 탄소강 해체물의 경우 스팀제염공정으로 제염한 결과 제영 효율은 좋았으나 변환시설 가동 중 유지 보수를 위하여 페인팅을 하였던 해체물의 경우 페인트를 제거하지 않을 경우 스팀제염장치로는 제염이 안 되었다. 탄소강 해체금속폐기물은 약 117톤 발생하였으며, 이들 중 모터, 펌프 등을 제외한 제염 대상 폐기물은 약 80톤이며, 이들을 용융 제염 및 감용을 위하여 기초 연구를 수행한 결과를 바탕으로 약 180kg/batch 용량의 금속용융제염 설비를 제작 설치하여 탄소강 해체금속폐기물 용융제염 처리를 수행 중에 있다. 금속용융은 장치가 간단하고 폐기물 처리량이 비교적 적고 단속적인 운전에 매우 효과적인 고주파 유도로를 사용하였다. 용융장치는 고주파 발진장지와 용해로체로 구성된 고주파 유도설비와 냉각계통으로 구성된다. 고주파발진장치는 철제 200kg을 용해할 수 있는 용량을 갖추었으며, 실험 및 실제 처리 등 용해로체의 크기 변경이 필요할 경우에는 고주파발진기의 출력 주파수를 변경할 수 있게 하였다. 용융 장치의 발진기 부분의 입력전원은 3상, 440V, 60Hz 이며, 출력전원은 200kW, 출력주파수는 lkHz, 3kHz, 5kHz로 구성되어 있으며, 회당 180kg 의 폐기물을 용융할 시에는 3kHz로 고정하여 사용하였다. 용해로체 부분 중 고주파유도가열부는 heating coil 및 절연부로 구성되어 있고, 그 외 support frame과 lever로 구성되어 있다. 용해로체와 고주파 발진장치의 냉각을 위한 냉각설비는 냉각기와 냉매의 저장을 위한 저장조로 구성되어 있으며, 냉각기의 용량은 20RT 이다. 용융로체의 직경은 약 28cm로 크기가 큰 해체물의 장입이 어려워 작은 크기로 세절을 해야만 하며，용융로의 용량을 증가시킬 경우 해체물을 작은 크기로 세절하는 비용을 절감할 수 있을 것이다. 용융 중 시료 채취는 매 배치마다 수행하였으며, 그림3과 같은 시료 채취용 주형 틀에 국자모양의 채취기로 채취하였다. 해체물의 용융시 ingot를 생성하기 위해서 주형틀에 용융물을 장입하기 전 시료를 채취하였다 그림4는 생성된 ingot이며, 이들의 방사능 농도는 배치마다 차이는 있지만 최대 0.05 Bq/g 이하로 나타나 자체처분 폐기물로 전량 전환 가능하였다 그림5 는 해체물에 함유된 우라늄과 불순물을 제거한 슬래그로 방사능농도는 약 12Bq/g 으로 나타났으며, 이들의 발생량은 약 3wt% 정도로 폐기물 발생량이 작았다. 따라서 금속폐기물의 경우 용융제염으로 처리할 경우 폐기물 발생량을 최대로 줄일 수 있어 처리 효율이 기타 처리 공정보다 효율적인 것으로 판단된다.

• Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
• /
• v.4 no.3
• /
• pp.301-309
• /
• 2006

KDC-1 canister for PWR spent fuels which will be used for the Korean Reference Disposal System was developed. The structural analysis of the canister was carried out as a part of the safety analysis. Two conditions, disposal condition and handling condition, were considered for the structural analysis. Three kinds of load cases, normal, abnormal and rock movement, were considered for the disposal condition. The results of the calculation showed that the safety factors from the structural analysis were greater than the design requirements. Two accident scenarios, gripper failure accident and canister drop accident, were analyzed for the handling condition. According to the gripper failure scenario analysis, the handling machine with grippers could be used even in the cases that one or two grippers failed. The maximum von Mises stress from the canister drop accident scenario was 0.762 MPa, which was negligible compared with the yield stress of nodular cast iron. The proposed KDC-1 canister for PWR spent fuels proves to be safe under the repository condition that is based upon the Korean reference disposal system according to the structural analysis for disposal condition and handling condition.

• Tunnel and Underground Space
• /
• v.19 no.6
• /
• pp.507-516
• /
• 2009

In cases of high-level radioactive waste repositories, heat load is apparent by radioactive waste decay. The safety of a waste repository would be influenced by changing circumstances caused by heat transfer through rock. Thus, a ventilation system is necessary to secure the waste repository. The first priority for building an appropriate ventilation system is completing a computer simulation research with thermal rock properties and a heat transfer coefficient. In this study, the heat transfer coefficient in KURT was calculated using the measurement of inner circumstance factors that include dry bulb and wet bulb temperature, rock surface temperature, and barometric pressure. The heater that is 2 m in length and 5 kw in capacity heats the inside of rock in the research module by $90^{\circ}C$. As a result of determining the heat transfer coefficient in the heating section, the changes of heat transfer coefficient were found to be a maximum of 7.9%. The average heat transfer coefficient is approximately 4.533 w/$m^2{\cdot}K$.

• Proceedings of the Korean Radioactive Waste Society Conference
• /
• 2008.05a
• /
• pp.141-142
• /
• 2008

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
• /
• 2011.12a
• /
• pp.194-195
• /
• 2011

런던협약 '96의정서' 발효에 의해 2012년부터 하수 슬러지 처분 방법 중 대부분을 차지하고 있는 유기성 슬러지 등 폐기물의 해양투기가 전면 금지되기 때문에 효과적인 하수 슬러지 처분 및 슬러지 감량화에 대한 기술 수요가 꾸준히 제기되고 있다. 본 연구에서는 슬러지 처분법의 대안으로 슬러지 가용화 연구에 고전압 임펄스을 접목시켜 슬러지 가용화 연구를 수행하였다. 본 연구에서 사용된 고전압 임펄스 장치는 power supply, HV generator, capacitor와 switch, impulse generator로 구성되어 있다. 고전압 임펄스에 의한 슬러지의 특성 변화를 관찰하였다. HVI를 90분 인가하였을 경우 하수 슬러지의 MLSS와 MLVSS는 각각 평균 8%와 9% 감소하였다. 또한 SCOD는 341% 증가하였고, TN과 TP는 각각 34%와 90.9% 증가하였다.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
• /
• 1996.05c
• /
• pp.491-496
• /
• 1996

감손우라늄 폐기물은 칩의 형태로 발생하며 이들은 열적으로 불안정하여 운반 및 저장에 주의를 요하게 된다. 본 연구에서는 감손우라늄 폐기물의 안정한 처리를 위해 공기조절식 산화 장치를 개발하고 장치의 운전에 필요한 기초 자료를 얻기 위해 산화실 험을 수행하였다. 저장 및 처분시 가장 안정한 화합물인 U$_3$O$_{8}$ 으로 변환되는 산화온도는 약 3$25^{\circ}C$ 이상이며 산화속도는 다음과 같다.

• Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
• /
• v.4 no.2
• /
• pp.197-207
• /
• 2006

The engineering performance of a high level waste repository is significantly dependent upon the T-H-M behavior in the engineered barrier system. An engineering-scale test facility (KENTEX) was set up to validate the T-H-M behaviors in the buffer of a reference disposal system developed in the 2002. The validation tests started on May 31, 2005 and is now in progress. The KENTEX facility and validation test programme are introduced, and pre-operation calculations are also presented to give information on the sensitive location of sensors and operational conditions. This test will provide information (e.g., large-scale apparatus, sensors, monitoring system etc.) needed for 'in-situ' tests, make the validation of a T-H-M model for the T-H-M performance assessment of the reference disposal system, and demonstrate the engineering feasibility of fabricating and emplacing the buffer of a repository.