Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.24
no.2
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pp.211-222
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2011
In this paper a structural analysis of the PWR(pressurized water reactor) canister with 102cm diameter is carried out to evaluate the structural safety of the canister for the impact force occurring at the moment of collision with the ground in the falling plumb down accident from the carriage vehicle which may happen during the canister handling at the spent nuclear fuel disposal repository. For this, a rigid body dynamic analysis of the canister is executed to compute the impact force using the commercial CAE system, RecurDyn, and a nonlinear structural analysis is performed to compute stresses and deformations occurring inside the canister for this computed impact force using the commercial FEM code, NISA. From these analysis results, the structural safety of the canister is evaluated for the falling plumb down accident from the carriage vehicle due to the inattention during the canister handling at the repository. The rigid body dynamic analysis performed assuming the canister as a rigid body shows that the canister falls plumb down to the ground in two types. And also it shows that early collision impact force is the biggest one and following impact forces decrease gradually. The height of the carriage vehicle in the repository is assumed as 5m in order to obtain the stable structural safety evaluation result. The nonlinear structural analysis of the canister is executed for the biggest early impact force. The structural analysis result of the canister shows that the structural safety of the PWR canister is not secured for the falling plumb down accident from the moving carriage vehicle because the maximum stresses occurring in the cast iron insert of canister are bigger than the yield stress of the cast iron.
Lee, Changsoo;Cho, Won-Jin;Lee, Jaewon;Kim, Geon Young
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.17
no.2
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pp.183-202
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2019
For design and performance assessment of a high-level radioactive waste (HLW) disposal system, it is necessary to understand the characteristics of coupled thermo-hydro-mechanical (THM) behavior. However, in previous studies for the Korean Reference HLW Disposal System (KRS), thermal analysis was performed to determine the spacing of disposal tunnels and interval of disposition holes without consideration of the coupled THM behavior. Therefore, in this study, TOUGH2-MP/FLAC3D is used to conduct THM modeling for performance assessment of the Korean Reference HLW Disposal System (KRS). The peak temperature remains below the temperature limit of $100^{\circ}C$ for the whole period. A rapid rise of temperature caused by decay heat occurs in the early years, and then temperature begins to decrease as decay heat from the waste decreases. The peak temperature at the bentonite buffer is around $96.2^{\circ}C$ after about 3 years, and peak temperature at the rockmass is $68.2^{\circ}C$ after about 17 years. Saturation of the bentonite block near the canister decreases in the early stage, because water evaporation occurs owing to temperature increase. Then, saturation of the bentonite buffer and backfill increases because of water intake from the rockmass, and bentonite buffer and backfill are fully saturated after about 266 years. The stress is calculated to investigate the effect of thermal stress and swelling pressure on the mechanical behavior of the rockmass. The calculated stress is compared to a spalling criterion and the Mohr-Coulumb criterion for investigation of potential failure. The stress at the rockmass remains below the spalling strength and Mohr-Coulumb criterion for the whole period. The methodology of using the TOUGH2-MP/FLAC3D simulator can be applied to predict the long-term behavior of the KRS under various conditions; these methods will be useful for the design and performance assessment of alternative concepts such as multi-layer and multi-canister concepts for geological spent fuel repositories.
Kim, Jin-Seop;Cho, Won-Jin;Park, Seunghun;Kim, Geon-Young;Baik, Min-Hoon
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.21
no.5
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pp.587-609
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2019
Short-and long-term stabilities of bentonite, favored material as buffer in geological repositories for high-level waste were reviewed in this paper in addition to alternative design concepts of buffer to mitigate the thermal load from decay heat of SF (Spent Fuel) and further increase the disposal efficiency. It is generally reported that the irreversible changes in structure, hydraulic behavior, and swelling capacity are produced due to temperature increase and vapor flow between $150{\sim}250^{\circ}C$. Provided that the maximum temperature of bentonite is less than $150^{\circ}C$, however, the effects of temperature on the material, structural, and mineralogical stability seems to be minor. The maximum temperature in disposal system will constrain and determine the amount of waste to be disposed per unit area and be regarded as an important design parameter influencing the availability of disposal site. Thus, it is necessary to identify the effects of high temperature on the performance of buffer and allow for the thermal constraint greater than $100^{\circ}C$. In addition, the development of high-performance EBS (Engineered Barrier System) such as composite bentonite buffer mixed with graphite or silica and multi-layered buffer (i.e., highly thermal-conductive layer or insulating layer) should be taken into account to enhance the disposal efficiency in parallel with the development of multilayer repository. This will contribute to increase of reliability and securing the acceptance of the people with regard to a high-level waste disposal.
Baik, Min Hoon;Ko, Nak-Youl;Jeong, Jongtae;Kim, Kyung-Su
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.14
no.4
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pp.367-384
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2016
Many countries have developed a safety case suitable to their own countries in order to improve the confidence of disposal safety in deep geological disposal of high-level radioactive waste as well as to develop a disposal program and obtain its license. This study introduces and summarizes the meaning, necessity, and development process of the safety case for radioactive waste disposal. The disposal safety is also discussed in various aspects of the safety case. In addition, the status of safety case development in the foreign countries is briefly introduced for Switzerland, Japan, the United States of America, Sweden, and Finland. The strategy for the safety case development that is being developed by KAERI is also briefly introduced. Based on the safety case, we analyze the efforts necessary to improve confidence in disposal safety for high-level radioactive waste. Considering domestic situations, we propose and discuss some implementing methods for the improvement of disposal safety, such as construction of a reliable information database, understanding of processes related to safety, reduction of uncertainties in safety assessment, communication with stakeholders, and ensuring justice and transparency. This study will contribute to the understanding of the safety case for deep geological disposal and to improving confidence in disposal safety through the development of the safety case in Korea for the disposal of high-level radioactive waste.
The Kori-Unit 1 nuclear power plant, which is scheduled for decommissioning after permanent shutdown, is expected to generate a large amount of various types of radioactive waste during decommissioning process. For concrete radioactive waste, which is expected to occupy the most amount, it is important to analyze the current waste disposal status and legal limitations and to prepare an appropriate and efficient disposal method. Concrete radioactive waste is waste of various levels, of which the clearance level is bioshield concrete. In this paper, clearance radioactive waste safety evaluation was performed using the RESRAD code, which is a safety evaluation code, based on the activation evaluation results for the wastes with the clearance level. The clearance scenario of the target radioactive waste was selected and the individual's exposure dose was calculated at the time of clearance to determine whether the clearance criteria limit prescribed by the Nuclear Safety Act was satisfied. As a result of the evaluation, the results showed significantly lower results and satisfied the criteria value. Based on the results of this clearance safety assessment, the appropriate disposal method for bioshield concrete, which are the clearance wastes of subject of deregulation, was suggested.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.28
no.5
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pp.451-457
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2015
This paper presents the analytical closed form solution for the impact load of a collision between rigid bodies and its application to a spent nuclear fuel disposal canister accidentally dropped and impacted on the ground. This paper performed a study on the numerical rigid body dynamic analysis to compute the impact load between two rigid bodies, especially, the impulsive force which is applied to the spent nuclear fuel disposal canister in the accidental drop and impact event on the ground. Through this study the impulsive force which is occurring in the spent nuclear fuel disposal canister under accidental drop and impact event on the ground and required in the process of structural safety design of the canister is computed numerically. The main content of this numerical study is about the technical method how to compute the impulsive force applied to the canister under the accidental drop and impact event on the ground by using the commercial computer code for the rigid body dynamic analysis. On the basis of this study a problem to compute the impulsive force which is occurring in the canister in the case of collision with the ground is numerically treated. This numerically computed impulsive force is compared with the theoretical value, which shows a good agreement.
Chae, Gi-Tak;Yun, Seong-Taek;Choi, Byoug-Youg;Kim, Kang-Joo;Shevalier, M.
Economic and Environmental Geology
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v.38
no.1
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pp.1-22
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2005
Carbon dioxide ($CO_2$) is the greatest contributor among the major greenhouse gases covered by the Kyoto Protocol. Therefore, substantial efforts for the control and reduction of $CO_2$ emissions, including increased efficiency of fossil fuel energy usage, development of energy sources with lower carbon content, and increased reliability on alternative energy sources, are being performed worldwide. However, development and industrial application of $CO_2$ sequestration techniques are needed to meet the requirements of the Kyoto Protocol. Among the $CO_2$ sequestration methods developed, geological sequestration methods such as the storage in deep aquifers, deep coal seams and oil and gas reservoirs and the mineral carbonation is considered most favorable because of its stability and environmental effectiveness. In this review, geochemical concepts and technologic development of geologic sequestration technology, especially the storage in deep aquifers and the mineral carbonation, are discussed. The weakness and strengths for each of geologic sequestration methods, are also reviewed.
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.16
no.4
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pp.441-454
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2018
Since the permanent shutdown of Kori Unit 1 in 2017, a full-scale decommissioning project for a commercial nuclear reactor has been approaching. It is estimated that about 160,000 t of low-activity concrete waste will be produced from decommissioning of one unit of this commercial nuclear power reactor. Accordingly, it is necessary to review whether the effectiveness of the current regulatory framework for clearance waste (i.e. waste stream that meets activity concentration guidelines or dose criteria for clearance set forth in NSSC Notice No. 2017-65) can be maintained for the clearance of a bulk amount of concrete waste. In this regard, the IAEA SRS No. 44, which was used as a basis for revision of the Korean clearance regulations, is thoroughly analyzed and the radiological effects from four different clearance scenarios, along with input values and parameters derived from industrial practices in Korea, were evaluated. Though it is shown that the maximum annual dose from most recycling scenarios will be less than the clearance dose criterion for the normal scenario (i.e. an order of magnitude of $0.01mSv{\cdot}y^{-1}$), the radiation dose, estimated with conservative assumptions for the banking scenario, may exceed the above clearance dose criteria. Therefore, for safe and sustainable clearance of the bulk amount of concrete waste, it is required to diversify the concrete waste processors, perform more detailed site-specific assessment, and apply limiting conditions to the banking scenario.
This technical note describes the current status of Finnish radioactive waste disposal project which started to construct the repository for spent nuclear waste for the first time in the world. Finland started operating nuclear power plant in 1977 and is currently operating four nuclear power plants. After detailed site surveys started in 1993, Olkiluoto was finally selected by the parliament of Finland as the site for geological disposal in 2001 followed by a construction license in 2015. If the operating license is approved by the government in the 2020s, it would be the world's first case of geological disposal. In ONKALO, a site-specific underground research facility at the site of Olkiluoto, various studies were conducted to verify the safety of the repository. Finland uses the KBS-3 disposal concept, and Korea considers a similar disposal concept because of similar rock formations. The entire process in Finland including the operation status of intermediate and low-level waste disposal, site investigation and selection stages, and the latest rock mechanics and hydrogeological studies in ONKALO are presented. Suggestions for the radioactive waste disposal in Korea is given based on the Finnish case.
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.24
no.1
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pp.39-55
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2022
This study carried out the laboratory tests for AE signal attenuation to determine the attenuation coefficient (α) of silo concrete in Gyeongju low and intermediate-level disposal environments. The concrete samples were prepared by satisfying the concrete mixing ratio used in the Gyeongju disposal silo, and these samples were additionally exposed depending on the temperature conditions and saturation and, dry condition. As a result of attenuation tests according to the transmission distance on three concrete specimens for each disposal condition, the AE amplitude and absolute energy measured on the saturated concrete were higher than that of the dry concrete in the initial range of the signal transmission distance, but the α of the saturated concrete was higher than that of the dry concrete. Regardless of the saturation and dry conditions, the α tended to decrease as the temperature increases. The α had a more major influence on the saturation and dry condition than the temperature condition, which means that the saturation and dry condition is the main consideration in measuring the signal attenuation of a concrete disposal structure. The α of concrete in the disposal environment expect to be used to predict the integrity of silos concrete in Gyeongju low and intermediate-level disposal environments by estimating the actual AE parameter values at the location of cracks and to determine the optimum location of sensors.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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