• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제18권2호
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• pp.27-35
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• 1993

중수로형 원자로에서 방출되는 사용후핵연료 다발을 안전하게 운반할 목적으로 CANDU 수송용기에 대한 방사선차폐해석을 수행하였다. 핵연료의 연소도는 7,800MWD/MTU, 냉각기간은 5년으로 하여 ORIGEN2 코드로 방사선원을 구하고 이것으로 핵연료 378다발을 운반할 수 있는 수송용기의 차폐체 두께변화에 따른 선량을 영향을 비교하였다. 계산은 ANISN과 DOT4.2 코드를 사용하였으며, 해석결과 최적의 차폐구조를 선정 하였으며, 또한 IAEA 및 국내 원자력법의 수송법규에 명시된 정상수송 및 가상사고조건에 따른 차폐해석을 수행하여 CANDU 수송용기의 안전성을 입증하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권12호
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• pp.4597-4606
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• 2023

Thermal analysis of the CANDU spent fuel dry storage canister is very important to ensure the integrity of the spent fuel. The analyses have been conducted using a conservative approach, with a particular focus on the peak cladding temperature (PCT) of the fuel rods in the canister. In this study, we have performed a realistic thermal analysis using a computational fluid dynamics (CFD) code. The canister contains 9 fuel bundle baskets. A detailed analysis of even a single basket requires significant computational resources. To overcome this challenge, we replaced each basket with an equivalent heat conductor (EHC), of which effective thermal conductivity (ETC) is developed from the results of detailed CFD calculations of a fuel bundle basket. Then, we investigated the effects of some conservative models, ultimately aiming at a realistic analysis. The results revealed: (i) The influence of convective heat transfer in the basket cannot be ignored, but it's less significant than expected. (ii) Modeling of the lifting rod is crucial, as it plays a decisive role in axial heat transfer at the center of the canister and significantly reduces the PCT. (iii) Convection within the canister is very important, as it not only reduces the PCT but also shifts its location upwards.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1995년도 추계학술발표회논문집(1)
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• pp.109-114
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• 1995

A preliminary study of the heterogeneity effect of spent P% fuel in CANDU was made using a reduced spent PWR fuel data base. The instantaneous core simulation has shown that the refueling ripple in the CANDU reactor is large if the spent PWR fuel is directly used. But the fuel heterogeneity effect can be reduced appreciably by blending spent PWR fuel with a small amount of fresh UO$_2$. The refueling simulation has shown that the operating margins of 6.0% and 8.7% are achievable for the peak channel and bundle powers, respectively, with the blended fuel.

• 방사성폐기물학회지
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• 제9권3호
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• pp.169-179
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• 2011

우리나라에서 운영하는 원자력발전소는 PWR형과 CANDU형 2종류가 있으며, 원자력발전에 의한 지속적인 에너지 공급을 위하여 이들로부터 발생하는 사용후핵연료에 대한 안전관리는 매우 중요한 인자이다. 사용후핵연료 처분을 위한 연구는 1997년부터 시작하여 한국형 사용후핵연료 처분시스템을 개발하였으며, 현재는 개발된 기술에 대한 실증 및 처분시스템의 효율향상을 위한 연구를 진행하고 있다. 또한, PWR형 사용후핵 연료의 경우 사용후핵연료 재활용 공정을 거쳐 원료물질로 다시 사용하는 연구가 진행 중이므로, 이들 공정으로부터 발생하는 고준위폐기물을 처분하는 방안을 강구하고 있다. 이에 따라 본 논문에서는 PWR형과 CANDU형 사용후핵연료 모두를 직접 처분하는 개념으로 개발한 한국형 사용후핵연료 처분시스템을 바탕으로 CANDU형 사용후핵연료 처분 시스템의 처분효율을 향상시키는 방안을 도출하고자 하였다. 이를 위하여, 한국형 사용후핵연료 처분시스템의 CANDU 사용후핵연료 처분용기를 개선하여 현재 원자력발전소에서 사용하고 있는 사용후핵연료 60 다발(Bundle) 용량의 저장바스켓을 포장 활용하는 개념을 도출하고, 열해석을 통하여 처분시스템 완충재의 온도가 $100^{\circ}C$를 넘지 않도록 하는 요건을 만족하는 처분터널 및 처분공 간격을 정하여 이들에 대한 처분시스템 개념을 도출하였다. 이렇게 설정된 개념들을 단위면적당 열효율, 우라늄밀도(U-density), 처분면적, 굴착량, 완충재 및 폐쇄 물질량 측면에서 분석하여 처분효율이 가장 높은 방안을 제안하였다. 본 연구의 결과는 추후 실제 부지특성자료와 연계하여 PWR 사용후핵연료 재활용공정으로부터 발생한 고준위폐기물 처분시스템과 함께 복합 처분장 설계에 활용될 것이다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제35권4호
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• pp.142-150
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• 2010

중수로 사용후핵연료의 처분 효율을 높이기 위하여 새롭게 제안된 처분 시스템에 대한 방사선량을 MCNPX를 사용하여 계산함으로써 이 시스템의 방사선 안전성을 예비적으로 평가하고자 하였다. 이를 위해서 처분시스템의 각 요소에 대한 구성, 제원, 재질 등을 분석하였으며, 그에 상응하는 모델링을 수행하였다. 선량평가는 주요 구성요소에 대하여 수행하였으며, 평가결과 내부 구성요소에 대해서는 방사선량이 높은 편이었으나, 최종적인 처분시스템은 방사선에 대한 안전성이 높은 것으로 나타났다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제25권1호
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• pp.166-177
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• 1993

사용후 핵연료 건식 저장 캐니스터의 핵연료 바스켓 안에 있는 CANDU 37소자 핵연료 다발의 최대 온도를 계산하기 위한 단순화된 열해석 방법과 함께 대기 조건 인자들이 캐니스터 내부의 최대 핵연료 온도에 미치는 영향을 조사하기 위해 수행한 표본 해석 결과를 제시하였다. 3가지 모우드(mode)의 열전달이 공존하는 캐니스터 내부핵연료 다발의 복잡한 기하학적 구조에 대한 다차원열전달 문제를 풀기 위하여 건식저장 캐니스터에 저장된 CANDU 사용후 핵연료 다발들을 등가 및 동심의 핵연료 실린더(cylinder)로 대치하였다. 추가적인 입력 자료 및 열전달 상관식을 이용하여 등가 핵연료 실린더의 단순화된 축대칭, 2차원, 복수 모우드(multi-mode)의 열전달 문제를 기존의 컴퓨터 코드인 HEATING5로 해석하였다. 예측한 온도 분포와 식물 모형 실험 결과의 비교는 만족스러울 정도로 일치함을 보여주고 있다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.381-390
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• 2009

본 논문에서는 중수로(CANDU Reactor)에서 배출되는 고준위폐기물을 지하 500m의 화강암 암반의 처분장에 장기간(약 10,000년 동안) 처분하기 위하여 여러 구조적 안전성 평가 수행을 통하여 개발된 처분용기에 대하여 구조적 안전성 평가 보완 해석을 수행하였다. 기존에 설계된 중수로용 처분용기 모델은 내부에 33개의 고준위 폐기물 다발을 직경 122cm의 원통형 처분용기가 지탱하는 구조물로 구조적 안전성은 문제가 없으나 너무 무거운 단점이 지적되었다. 따라서 구조적 안전성을 유지하면서 좀 더 경량화 된 처분용기모델을 개발하는 것이 요구된다. 중수로 처분용기모델을 경량화하는 방법에는 두 가지가 있는데, 첫째는 외력조건 및 안전계수 등에 대한 조건을 완화하는 방법이고, 둘째는 중수로 처분용기내의 고준위폐기물다발의 개수를 줄여 구조물 단면 형상을 최적화시키는 방법이다. 따라서 본 논문에서는 기존의 처분용기 개발 시 적용된 외력조건 등에 대한 조건들을 완화하여 설계 완성된 기존의 처분용기에 대하여 외력 조건 및 용기의 재원(직경 등) 들을 변화시키면서 구조해석을 재수행하고, 동시에 기존 33개의 고준위폐기물 다발의 개수를 줄여서 용기의 여러 재원에 대하여 구조해석을 수행하여 최적의 경량화된 단면형상을 도출하였다. 이를 바탕으로 외력 조건에 따른 처분용기의 재원 등을 재산출하였다. 보완 해석결과 기존의 122cm의 처분용기의 직경을 줄여 경량화시킬 수 있음이 확인되었다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제19권1호
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• pp.88-94
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• 2001

DUPIC (Direct use of spent PWR fuel in CANDU reactors) nuclear fuel is a CANDU fuel fabricated remotely from spent PWR fuel materials in a hot cell. The soundness of the end closure welds of nuclear fuel elements is an important factor for the safety and performance of nuclear fuel. To evaluate the soundness of the end closure welds of DUPIC fuel element, a precise X-ray inspection system is developed using a micro-focus X-ray generator with an image intensifier and a real time camera system. The fuel elements made of Zircaloy-4 and stainless steel by an Nd:YAG laser welding and a TIG welding aye inspected by the developed inspection system. The soundness of the welds of the fuel elements was confirmed by the X-ray inspection process, and the irradiation test of DUPIC fuel elements has been successfully completed at the HANARO research reactor.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제38권4호
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• pp.359-374
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• 2006

Since 1991, Korea, Canada and United States have performed the direct use of spent pressurized water reactor (PWR) fuel in the Canada deuterium uranium (CANDU) reactors (DUPIC) fuel development project. Unlike the Tandem fuel cycle, which requires a wet reprocessing, the DUPIC fuel technology can directly refabricate CANDU fuels from the PWR spent fuel and, therefore, is recognized as a highly proliferation-resistant fuel cycle technology, which can be adopted even in non-proliferation treaty countries. The Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI) has fabricated DUPIC fuel elements in a laboratory-scale remote fuel fabrication facility. KAERI has demonstrated the fuel performance in the research reactor, and has confirmed the operational feasibility and safety of a CANDU reactor loaded with the DUPIC fuel using conventional design and analysis tools, which will be the foundation of the future practical and commercial uses of DUPIC fuel.

• 방사성폐기물학회지
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• 제20권2호
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• pp.231-241
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• 2022

Several countries, including Korea, are considering the direct disposal of spent nuclear fuels. The radiological safety assessment results published after a geological repository closure indicate that the instant release is the main radiation source rather than the congruent release. Three Safety Case reports recently published were reviewed and the IRF values of seven long-lived radionuclides, including relevant experimental results, were compared. According to the literature review, the IRF values of both the CANDU and low burnup PWR spent fuel have been experimentally measured and used reasonably. In particular, the IRF values of volatile long-lived nuclides, such as ¹²⁹I and ¹³⁵Cs, were estimated from the FGR value. Because experimental leaching data regarding high burnup spent nuclear fuels are extremely scarce, a mathematical modelling approach proposed by Johnson and McGinnes was successfully applied to the domestic high burnup PWR spent nuclear fuel to derive the IRF values of iodine and cesium. The best estimate of the IRF was 5.5% at a discharge burnup of 55 GWd tHM^-1.