International standards recommend typical phases to be included within any national program for the development of a geological repository dedicated to disposal of the high level radioactive wastes generated in countries using nuclear power. However, these are not universally applicable and the content of each of these phases may need to be adapted for each national situation and regulatory and institutional framework. Several national geological repository programs have faced failures in schedules and have revised their programs to consider an adapted phased management approach. The authors have observed that in the case of those countries in the early phases of a geological repository program where boundary conditions have not been fully defined, international recommendations for handling delays/failures in the national program might not immediately help. This paper considers a case study of the influences of the national context risks on the current planning schedule of the Romanian national geological repository. It proposes an optimum solution for an integrated response to any significant adverse impact arising from these risks, enabling sustainable program planning.
Jung, Haeryong;Kim, Hyun-Joo;Kim, Min Jung;Cheong, Jae-Yeol;Jeong, Yi-Yeong;Lee, Eun Yong
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.10
no.4
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pp.305-311
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2012
Geology, hydrogeology, and geochemistry are the main technical siting factors of a geological repository for spent nuclear fuels. This paper focused on how rock's different geological conditions, such as topography, soils, rock types, structural geology, and geological events, influence the functions of the geological repository. In the context, the site selection criteria of various countries were analyzed with respect to the geological conditions. Each country established the criteria based on its important geological backgrounds. For example, it was necessary for Sweden to take into account the effect of ice age on the land uplift and sea level change, whereas Japan defined seismic activity and volcanism as the main siting factors of the geological repository. Therefore, the results of the paper seems to be helpful in preparing the siting criteria of geological repository in Korea.
Ryu, Je Ir;Woo, Seung Min;Lee, Manseok;Yoon, Hyun Chul
Nuclear Engineering and Technology
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v.54
no.1
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pp.130-137
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2022
In the geological repository of radioactive nuclear waste, anaerobic corrosion can generate hydrogen, and may conservatively lead to the production of hydrogen-air layer. The accumulated hydrogen may cause a hazardous flame propagation resulting from any potential ignition sources. This study numerically investigates the processes of ignition and flame propagation in the layered mixture. Simple geometry was chosen to represent the geological repository, and reactive flow simulations were performed with different ignition power, energy, and locations. The simulation results revealed the effects of power and energy of ignition source, which were also analyzed theoretically. The mechanism of layered flame propagation was suggested, which includes three stages: propagation into the hydrogen area, downward propagation due to the product gas, and horizontal propagation along the top wall. To investigate the effect of the ignition source location, simulations with eight different positions were performed, and the boundary of hazardous ignition area was identified. The simulation results were also explained through scaling analysis. This study evaluates the potential risk of the accumulated hydrogen in geological repository, and illustrates the layered flame propagation in related ignition scenarios.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2004.10a
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pp.1013-1016
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2004
High level radioactive wastes, such as spent fuels generated from nuclear power plant, will be disposed in a deep geological repository. To maintain the integrity of the disposal canister and to carry out the process effectively, the emplacement process for the canister system in borehole of disposal tunnel should be well defined. In this study, the concept of the disposal canister emplacement process for deep geological disposal was established. To do this, the spent fuel arisings and disposal rate were reviewed. Also, not only design requirements, such canister and disposal depth but also preliminary repository layout concept were reviewed. Based on the requirements and the other bases, the canister emplacement process in the borehole of the disposal tunnel was established. The established concept of the disposal canister emplacement process will be improved continuously with the future studies. And this concept can be effectively used in implementing the reference repository system of our own case.
The proliferation resistance (PR) of Th/U and Th/Pu fuels used in CANada Deuterium Uranium for the deep geological repository was assessed by combining the multiattribute utility analysis proposed by Chirayath et al., 2015 with the transport model of radionuclides in the repository and comparing with that of the used natural U fuel case. It was found that there was no significant advantage for Th/U and Th/Pu fuels from the viewpoint of the PR in the repository. It was also found that the PR values for used nuclear fuels in the repository of Th/U, Th/Pu, and natural U was comparable with those for enrichment and reprocessing facilities in the pressurized water reactor (PWR) nuclear fuel cycle. On the other hand, the PR values considering the transport of radionuclides in the repository were found to be slightly smaller than those without their transport after the used nuclear fuels started dissolving after 1,000 years.
Park, Jeong-Hwa;Kuh, Jung-Eui;Sangki Kwon;Kang, Chul-Hyung
Nuclear Engineering and Technology
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v.32
no.3
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pp.244-253
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2000
A Simple Large Model (SLM), which can be used to make thermal calculation for a deep geological repository with finite number of HLW canisters, was developed. In order to develop the SLM, a Simple Basic Model (SBM), which will be a unit of the SLM, was optimized first. The SBM was optimized to achieve the same maximum buffer temperature as that of the Detailed Basic Model (DBM) representing the real geometric aspects of the repository. In contrast to the models with the assumption of infinite number of canisters which cannot consider boundary effect, the SLM can model the real repository with finite number of canisters and thus consider the boundary effect. Thermal results from the SLM can be used to evaluate the reliability of the models, which do not consider boundary effect. This model can also be used to simulate the thermal layout design and to analyze the thermal safety of a deep geological repository as well as an underground laboratory.
Roh, Jang-Hoon;Yu, Yeong-Seok;Jang, Seung-Hyun;Park, Seon-Oh;Kim, Jin
Tunnel and Underground Space
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v.22
no.6
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pp.429-437
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2012
This study predicted temperature in the disposal tunnels using computational fluid dynamics based on natural ventilation quantity that comes from high altitude and temperature differences that are the characteristics of high level waste repository. The result of the previous study that evaluated quantitatively natural ventilation quantity using a hydrostatic method and CFD shows that significant natural ventilation quantity is generated. From the result, this study performed the prediction of temperature in disposal tunnels by natural ventilation quantity by the caloric values of the wastes, at both deep geological repository and surface repository. The result of analysis shows that deep geological repository is effective for thermal control in the disposal tunnels due to heat transfer to rock and the generation of sufficient natural ventilation quantity, while surface repository was detrimental to thermal control, because surface repository was strongly affected by external temperature, and could not generate sufficient natural ventilation quantity. Moreover, this study found that in the case of deep geological repository with a depth of 200 m, the heatof about $10^{\circ}C$ was transferred to the depth of 500 m. Thus, it is considered that if the high level waste repository scheduled to be built in the country is designed placing an emphasis on thermal control, deep geological repository rather than surface repository is more appropriate.
Jongyoul Lee;Kwangil Kim;Inyoung Kim;Heejae Ju;Jongtae Jeong;Changsoo Lee;Jung-Woo Kim;Dongkeun Cho
Nuclear Engineering and Technology
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v.55
no.4
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pp.1540-1554
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2023
To use nuclear energy sustainably, spent nuclear fuel, classified as high-level radioactive waste and inevitably discharged after electricity generation by nuclear power plants, must be managed safely and isolated from the human environment. In Korea, the land area is limited and the amount of high-level radioactive waste, including spent nuclear fuels to be disposed, is relatively large. Thus, it is particularly necessary to maximize disposal efficiency. In this study, a high-efficiency deep geological repository concept was developed to enhance disposal efficiency. To this end, design strategies and requirements for a high-efficiency deep geological repository system were established, and engineered barrier modules with a disposal canister for pressurized water reactor (PWR)-type and pressurized heavy water reactor type Canada deuterium uranium (CANDU) plants were developed. Thermal and structural stability assessments were conducted for the repository system; it was confirmed that the system was suitable for the established strategies and requirements. In addition, the results of the nuclear safety assessment showed that the radiological safety of the new system met the Korean safety standards for disposal of high-level radioactive waste in terms of radiological dose. To evaluate disposal efficiency in terms of the disposal area, the layout of the developed disposal areas was assessed in terms of thermal limits. The estimated disposal areas were 2.51 km2 and 1.82 km2 (existing repository system: 4.57 km2) and the excavated host rock volumes were 2.7 Mm3 and 2.0 Mm3 (existing repository system: 4.5 Mm3) for thermal limits of 100 ℃ and 130 ℃, respectively. These results indicated that the area and the excavated volume of the new repository system were reduced by 40-60% compared to the existing repository system. In addition, methods to further improve the efficiency were derived for the disposal area for deep geological disposal of spent nuclear fuel. The results of this study are expected to be useful in establishing a national high-level radioactive waste management policy, and for the design of a commercial deep geological repository system for spent nuclear fuels.
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.16
no.2
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pp.137-164
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2018
The guarantee of the performance of the engineered barriers in a geological repository is very important for the long-term safety of disposal as well as the efficient design of the repository. Therefore, the performance of the engineered barriers under repository condition should be demonstrated by in-situ experiments conducted in an underground research laboratory. This article provides a review of the major in-situ experiments that have been carried out over the past several decades at underground research laboratories around the world to validate the performance of engineered barriers of a repository, as well as their results. In-situ experiments to study the coupled thermal-hydraulic-mechanical behavior of the engineered barrier system used to simulate the post-closure performance of the repository are analyzed as a priority. In addition, in-situ experiments to investigate the performance of the buffer material under a real repository environment have been reviewed. State-of-the art in-situ validations of the buffer-concrete interaction, and the installation of the buffer, backfill and plug, as well as characterization of the near-field rock and the corrosion of the canister materials are, also performed.
Proceedings of the Korean Radioactive Waste Society Conference
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2009.06a
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pp.187-187
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2009
Opening of fractures induced by shear dilation or normal deformation can be a significant source of fracture permeability change in fractured rock, which is important for the performance assessment of geological repositories for spent nuclear fuel. As the repository generates heat and later cools the fluid-carrying ability of the rocks becomes a dynamic variable during the lifespan of the repository. Heating causes expansion of the rock close to the repository and, at the same time, contraction close to the surface. During the cooling phase of the repository, the opposite takes place. Heating and cooling together with the, virgin stress can induce shear dilation of fractures and deformation zones and change the flow field around the repository. The objectives of this work are to examine the contribution of thermal stress to the shear slip of fracture in mid- and far-field around a KBS-3 type of repository and to investigate the effect of evolution of stress on the rock mass permeability. In the first part of this study, zones of fracture shear slip were examined by conducting a three-dimensional, thermo-mechanical analysis of a spent fuel repository model in the size of 2 km $\times$ 2 km $\times$ 800 m. Stress evolutions of importance for fracture shear slip are: (1) comparatively high horizontal compressive thermal stress at the repository level, (2) generation of vertical tensile thermal stress right above the repository, (3) horizontal tensile stress near the surface, which can induce tensile failure, and generation of shear stresses at the comers of the repository. In the second part of the study, fracture data from Forsmark, Sweden is used to establish fracture network models (DFN). Stress paths obtained from the thermo-mechanical analysis were used as boundary conditions in DFN-DEM (Discrete Element Method) analysis of six DFN models at the repository level. Increases of permeability up to a factor of four were observed during thermal loading history and shear dilation of fractures was not recovered after cooling of the repository. An understanding of the stress path and potential areas of slip induced shear dilation and related permeability changes during the lifetime of a repository for spent nuclear fuel is of utmost importance for analysing long-term safety. The result of this study will assist in identifying critical areas around a repository where fracture shear slip is likely to develop. The presentation also includes a brief introduction to the ongoing site investigation on two candidate sites for geological repository in Sweden.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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