• 대한기계학회논문집A
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• 제21권3호
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• pp.457-469
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• 1997

A nuclear spent fuel shipping cask is required by IAEA and domestic regulations to withstand a 9m free drop condition. In this paper, the structural analysis under the 9m side drop condition was performed to understand the dynamic impact behavior and to evaluate the safety of the cask for 7 PWR nuclear spent fuel assemblies. The analysis result was compared with the measured value of the 9m side drop test for the 1/3 scaled-down model and the accuracy of the 3D analysis was confirmed. Analysis in accordance with the diameter of impact limiters for the proto-type cask were performed. Through the analysis, the impact behaviors due to the side drop and the effects dependent on the diameter of impact limiters were grasped. Maximum stress intensities on each part of the cask were respectively calculated by using the stress evaluation program and the structural safety of the cask was finally evaluated in accordance with the regulations.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권10호
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• pp.3766-3777
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• 2022

It is essential to ensure the safety of spent nuclear fuel (SNF) transport cask in drop situation that is included in transport accident scenarios. The safety of the drop situation is affected by the impact absorption performance of impact limiters. Therefore, when designing an impact limiter, the uncertainty in the material properties that affect the impact absorption performance must be considered. In this study, the material properties of the wood inside the impact limiter were selected as the variables for a parametric study. The sensitivity analysis of the drop response of the SNF transport cask with impact limiter was performed. The minimum wood strength required to prevent a direct collision between the cask and floor was derived from the analysis results. In addition, the plastic strain response was analyzed and strain-based evaluation was performed. Based on this result, the critical values of wood properties that change the impact dynamic characteristics were investigated. Finally, the optimal material properties of wood were obtained to secure the structural safety of the SNF transport cask. The results of this study can contribute to the development of SNF transport cask, thereby ensuring safety in transport accident conditions.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2001년도 추계학술대회논문집 II
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• pp.766-771
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• 2001

The package used to transport radioactive materials, which is called by cask, must be safe under normal and hypothetical accident conditions. These requirements for the cask design must be verified through test or finite element analysis. Since the cost for FE analysis is less than one for test. the verification by FE analysis is mainly used. But due to the complexity of mechanical behaviors. the results depends on how users apply the codes and it can cause severe errors during analysis. In this paper, finite element analysis is carried out for the 9 meters free drop and the puncture condition of the hypothetical accident conditions using LS-DYNA3D and ABAQUS/Explicit. We have investigated the analyzing technique for the free drop impact test of the cask and found several vulnerable cases to errors. The analyzed results were compared with each other. We have suggested a reliable and relatively simple analysis technique for the drop test of spent nuclear fuel casks.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.370-377
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• 2009

A simple preliminary analysis is often useful to check a validity of design alternatives before the detailed analysis phase in the viewpoint of efficiency. This paper describes a preliminary analysis procedure for the selection among basket design candidates for the spent fuel shipping cask of Korean standard nuclear power plant. As the cask should maintain the structural integrity in hypothetical accident condition, the case of 9 m drop is significantly considered as the worst scenario among the accident conditions in structural design viewpoint in this paper. As basket design options, totally four different types are considered and analyzed in the point of structural integrity at drop impact and weldability for fabrication. As a result, an insertion round plate type with densely spaced supports turns out to be the best in both of the viewpoints, though the weld plate type shows a bit more design margin.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 2002년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.98-102
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• 2002

As the nuclear power plant has been operated continuously and increased gradually, transportation and storage of spent fuel are seriously considered nowadays. The transportation cask which contains radioactive material needs to be inspected about structural safety. About safety verification, description of IAEA Safety Standards states that cask must withstand hypothetical accident conditions. In this paper, 9m free drop impact analysis was performed for transportation cask and impact limiter by using the finite element methods. Furthermore, we obtained the dynamic behavior of wood to as compared with safety test results, and verified the safety of transportation cask.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제18권4호통권70호
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• pp.373-383
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• 2005

다양한 분야에서 방사선물질을 수송하기 위해 사용되고 있는 수송용기(cask)는 국내 원자력안전규정 및 IAEA 운반규정에서 정한 9m 자유낙하충격의 가상사고조건을 만족시켜야 된다. 현재까지 수송용기의 낙하충격력은 주로 복잡한 계산과정을 갖는 유한요소해석에 의해 수행되어 왔다. 본 논문에서는 수송용기 본체의 동적충격응답에 대해 모드중첩기법을 이용하여 해석하고 그 해법방법을 제시하였다. 해석결과는 이전에 실시되었던 시험결과와 유한요소해석과 비교를 통하여 그 타당성을 입증하였다. 본 해석방법은 유한요소 해석과 비교하여 간단한 방법으로서 수송용기에 대한 대체적인 동적응답을 예측할 수 있다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.43-49
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• 2005

방사선물질을 수송하기 위한 용기는 가상 사고조건에서도 안전해야만 한다. 운반용기 설계요구조건은 실험 및 유한요소 해석을 통해 구조적 건전성을 확보하여야 한다. 최근에는 실험보다 유한요소해석을 이용한 방법이 상대적으로 비용이 적기 때문에 주로 사용된다. 그러나 기계적인 반응이 복잡하기 때문에 프로그램을 적용하는 사용자의 방법에 의해 결과가 결정되고 해석하는 동안 여러가지 문제를 발생시킬 수 있다. 본 논문에서, 유한요소해석은 LS-DYNA3D와 ABAQUS/Explicit을 이용하여 운반용기의 9m 자유낙하충격실험에 대한 해석기술과 여러가지 손상을 갖는 경우를 발견하기 위해 연구하였다. 운반용기의 각각의 경우를 비교하고 사용후 핵연료 운반용기의 낙하 실험에 대해서 신뢰할 수 있는 비교적 간단한 해석 기술을 제안하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.245-254
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• 2005

방사성물질은 다양한 분야에서 사용되고 있으며 이에 따른 국내 및 국제간 운반이 계속적으로 증가하고 있다. 방사성물질을 수송하기 위해서는 수송용기의 안전성이 확보되어야 한다. 방사성물질 수송용기의 안전규정에 관해서는 국내 원자력법 운반안전규정 및 IAEA 운반규정에서 규정하고 있다. 방사성물질 수송용기 중에서 사용후핵연료를 운반하는 수송용기는 본체와 충격완충제로 구성되어 있다. 본 논문에서는 사용후핵연료 수송용기의 충격완충제에 작용하는 충격력을 계산하는 간편한 실험식을 차원해석을 통하여 유도하였다. 해석결과는 기존의 충격면적법 및 유한요소해석과 비교를 통하여 그 타당성을 입증하였다. 본 실험식을 이용하여 수송용기의 낙하충격력을 쉽게 예측할 수 있다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제4권2호
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• pp.139-152
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• 2006

사용후핵연료 건식저장용기는 낙하사고조건에서 캐니스터의 건전성이 입증되어야 한다. 낙하사고조건은 캐니스터를 건식저장용기에 장입하기 위하여 저장용기의 상부에서 크레인으로 취급하는 도중에 캐니스터가 저장용기 내부의 받침대로 자유 낙하하는 조건이다. 저장용기 내부의 받침대는 이러한 조건에서 캐니스터의 구조적 건전성을 유지하도록 완충효과가 좋아야 한다. 본 연구에서는 다양한 저장용기 내부 받침대 에 대한 3차원 유한요소해석을 통하여 낙하사고조건에서 캐니스터의 구조적 건전성을 향상시킬 수 있는 구조를 결정하였다. 저장용기 내부 받침대는 탄소강으로 만들어진 원통 쉘의 내부에 콘크리트를 장입한 구조와 받침대 높이의 변화 없이 콘크리트 높이의 1/4정도에 탄소강과 폴리우레탄폼을 이용한 구조물을 사용하여 완충효과를 보완하고자 수정된 구조를 고려하였다. 완충체의 형상 및 구조를 결정하기 위하여 십자형상이나 원형의 탄소강 구조물을 받침대 상부에 위치하여 그 영향을 알아보았다. 이때 탄소강 구조물의 두께를 24 mm, 12 mm, 6mm로 변화를 주었다. 또한, 탄소강 구조물 사이에 충진하는 폴리우레탄폼의 밀도에 대한 영향을 알아보았다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제7권1호
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• pp.9-16
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• 2009

방사성물질 운반용기는 가상 사고조건에서 구조적 건전성이 유지됨을 실험 및 수치해석을 통해 입증하여야 한다. 가상 사고조건에 포함되는 파열낙하 조건에 대한 기존 유한요소해석의 경우 충격완충체에서 재료의 파손이 발생하기 때문에 일반적으로 유한요소모델에서 이 부분을 무시하고 해석한다. 본 논문에서는 파열낙하 해석에서 충격완충체의 변형으로 인한 낙하에너지 흡수의 효과를 고려하기 위해 요소의 적분점에서 응력 이나 변형율이 재료의 파손 기준치에 도달하면 그 요소를 제거하는 방법을 제안한다. 본 해석방법의 효용성을 보이기 위해 한국원자력연구원에서 설계중인 핫셀 운반용기에 대해 파열낙하 해석을 수행하였으며, 요소제거 기법의 적용을 통해 낙하 에너지의 80% 정도가 충격완충체에서 흡수되는 것으로 계산되었다. 본 해석방법은 시험조건에 비해 보수성을 가지는 평가방법이며, 기존의 해석방법과 비교해 파열낙하 조건을 보다 근사적으로 해석할 수 있는 방법이다.