• Proceedings of the Korean Radioactive Waste Society Conference
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• 2004.06a
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• pp.353-354
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• 2004

사용후 핵연료의 조성을 분석하거나 또는 반사전자상과 2차 전자상 등으로 시료를 관찰하기 위해서는 핫셀(Hot cell)에 증착기(coater)를 설치하여 시료표면을 전도성 물질인 탄소 등으로 증착시켜야 한다. 그러나 원격조정기를(manipulator)를 이용하여 수행되는 핫셀에서의 증착작업은 사용후 핵연료 시험의 선진분석기술을 갖고 있는 원자력 선진국에서도 핫셀내에 설치되어 있는 증착기의 탄소봉을 교체하는 작업과 진공장치의 성능 유지가 까다로워 시료표면에 균질하게 전도성 물질을 증착시키는 작업에 많은 어려움을 겪고 있다. 본 연구는 통상적으로 이용되는 증착기를 사용하지 않고 Silver Paint를 사용하여 사용후 핵연료를 분석할 수 있는 새로운 방법에 대한 연구를 수행하였다. 산화물 핵연료는 전기전도도가 매우 낮아($3{\times}10^{-1}~4{\times}10^{-8}/ohm{\cdot}cm$)입사된 전자의 이동이 원활하지 못해 일어나는 들뜸(Charging)현상이 발생한다. 그러나 Silver Paint 에 사용후 핵연료를 접착하면 모세관(capillary)현상에 의해 시료 주위와 핵연료의 결정립계로 Silver가 스며들어 입사된 전자의 이동이 원활해져 전도성이 극히 낮은 시료의 분석이 가능하게 된다. 본 시험에 사용된 EPMA는 (Electron Probe Micro Analyzer, SX-50R, CAMECA, Paris, France) 고 방사능을 띤 조사 핵연료의 시험을 수행할 수 있도록 기기의 적절한 부위에 납과 텅스텐으로 차폐되어 시편의 방사능 세기가 $3{\times}10^{10}Bq$까지 시험 가능한 기기이다. 그림 1은 JAERI 에 설치 운영중인 증착기 설비 사진이다. 그림에서 핫셀에 설치된 증착기의 진공을 유지하기 위해 핫셀 벽을 관통하여 증착기 본체까지 연결된 배출관의 형상과 복잡한 주변장치들을 볼 수 있다. 그림 2는 비조사 핵연료 시편을 Silver Pain떼 접착한 사진이다. 그림은 시료주위와 시료 표면까지 Silver Paint가 도포된 모습을 보여주고 있다. 상용발전소에서 연소도가 50,000 Mwd/tU인 사용후 핵연료를 상기와 같은 방법으로 만든 시편의 표면을 관찰한 사진을 그림 3~8에 나타내었다. 그림 3은 핵연료 중앙부위의 결정립을 나타낸 그림이다. Silver Paint만으로 접착한 시료의 표면관찰 및 정량분석이 그림에서 보듯이 가능함을 확인하였다. 그림 4는 사용후 핵연료시료를 중앙부위에서 가장자리까지를 다섯 부위로 나누어 그 중 중앙부위(1/5) 지점의 입계 및 형상을 관찰한 사진이다. 결정립의 크기가 다른 부위보다 상대적으로 크고, 결정립에 생성된 기공이 발달되어 있음을 볼 수 있다. 그림 5와 6과 7은 중심부위와 rim부위 사이 지점을 관찰한 사진으로서 결정립과 기공의 분포가 비슷한 형상을 나타내고 있음을 관찰할 수 있었다. 그림 8은 rim 부위 사진으로 전형적인 rim 영역 현상을 관찰할 수 있었다. 표 1은 그림 2와 같이 비조사 산화물 핵연료를 Silver Paint로 접착한 시편을 정량 분석한 결과이다. 시편의 조성은 33.6 at% U, 66.4 at% O의 결과를 얻었다. 산화물 핵연료의 표면 관찰 및 정량 분석 시험시 시편 표면을 전도성 물질로 증착시키지 않고, Silver Paint 에 시편을 접착하는 방법으로도 만족한 시험 결과를 얻을 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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• 2003.05a
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• pp.985-990
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• 2003

In order to demonstrate Advanced Spent Fuel Conditioning Process (ACP), shielding facilities such as hot cell suitable to handling radionuclides and process property will be necessary. But the construction of new facilities needs much money, man-power and time, it is now scheduled to remodel the hot cell, which has already been installed and maintained at Irradiated Material Experiment Facility (IMEF) in the Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI). The basic structure and concrete shield wall of hot cell partly have been constructed on the base floor in IMEF building in current status. And hot cell after remodeling will be used for carrying out the lab-scale experiment of ACP. The hot cell was built in accordance with 35 curies of fe-59(1.2 MeV) as design criteria of radiation dose limit. But the radioactive source of ACP is expected to be much higher than design criteria of IMEF, shielding ability of the hot cell in the current status is unsatisfactory to the hot test of ACP. Therefore shield wall shall be reinforced with heavy concrete, steel or lead. In this paper, dose rates are calculated according to ACP source, shielding materials, etc., and reinforcement structures are determined considering the current situation of hot cells, installation of shield windows and the easiness of work.

• Proceedings of the Korean Radioactive Waste Society Conference
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• 2003.11a
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• pp.621-626
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• 2003

A DUPIC nuclear fuel is a newly developed fuel for CANDU reactors based on the concept of refabrication of spent PWR fuel by a dry process. Because a spent PWR fuel, a highly radioactive material, is used as a starting material, the experimental verification of DUPIC nuclear fuel fabrication requires an appropriate facility which should satisfy engineering requirements and guarantees safe operation. DUPIC nuclear fuel development team modified M6 hot-cell in IMEF to construct the dedicated facility(DFDF) for tile experiment. The experiment with spent PWR fuel have been conducted since January of 2000. Environmental effects of DFDF normal operation have been investigated when DUPIC nuclear fuel is fabricated with the maximum capacity of 50kg U/yr. The analysis results of the radiological safety of DFDF facility have shown that both national regulation limit and IMEF design criteria are satisfied.

• Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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• v.4 no.2
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• pp.161-170
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• 2006

PFC(Perfluorocarbon) decontamination process is one of best methods to remove hot particulate adhered on the inner surface of hot cell and surface of equipment in hot cell. It was necessary to develop a filtration equipment to reuse the PFC waste solution generated on PFC decontamination due to the high cost of PFC solution and for minimization of the volume of second waste solution. The filtration equipment was developed to remove hot particulate in PFC waste solution. It was made suitable size and weight in consideration of hot cell gate and crane. And it has wheels for easy movement. Flux of the filtration equipment decreased with particulate concentration increase. It consists of pre-filter($1.4{\mu}m$) and final-filter($0.2{\mu}m$) for protection of the flux decrease along filtration time. It treatment capacity of waste solution is 0.2 L/min.

• Proceedings of the Korean Radioactive Waste Society Conference
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• 2003.11a
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• pp.388-394
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• 2003

To handle the high level radioactive materials such a spent fuel, the master-slave manipulators (MSM) are widely used as a remote handling device in nuclear facilities such as the hot cell with sealed and shielded space. In this paper, the Digital Mockup which simulates the remote operation of the Advanced Conditioning Process(ACP) is developed. Also, the workspace and the motion of the slave manipulator, as well as, the remote operation task should be analyzed. The process equipment of ACP and Maintenance/Handling Device are drawn in 3D CAD models using IGRIP. Modeling device of manipulator is assigned with various mobile attributes such as a relative position, kinematics constraints, and a range of mobility, The 3D graphic simulator using the external input device of space ball displays the movement of manipulator. To connect the external input device to the graphic simulator, the interface program of external input device with 6 DOF is deigned using the Low Level Tele-operation Interface(LLTI). The experimental result shows that the developed simulation system gives much-improved human interface characteristics and shows satisfactory response characteristics in terms of synchronization speed. This should be useful for the development of work's education system in the virtual environment.

• Journal of Digital Contents Society
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• v.5 no.1
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• pp.22-27
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• 2004

To handle the high level radioactive materials such a spent fuel, the master-slave manipulaters (MSM) are wide1y used as a remote handling device in nuclear facilities such as the hot cell with sealed and shielded space. In this paper, the Digital Mockup which simulates the remote operation of the Advanced Conditioning Process(ACP) is developed. Also, the workspace and the motion of the slave manipulator, as well as, the remote operation task should be analyzed. The process equipment of ACP and Maintenance/Handling Device are drawn in 3D CAD model using IGRIP. Modeling device of manipulator is assigned with various mobile attributes such as a relative position, kinematics constraints, and a range of mobility. The 3D graphic simulator using the extermal input device of spare ball displays the movement of manipulator. To connect the exterral input device to the graphic simulator, the interface program of external input device with 6 DOF is deigned using the Low Level Tele-operation Interface(LLTI). The experimental result show that the developed simulation system gives much-improved human interface characteristics and shows satisfactory reponse characteristics in terms of synchronization speed. This should be useful for the development of work`s education system in the environment.