The stability of engineered barriers in high-level radioactive waste disposal systems can be influenced by the decay heat generated by the waste. This study focuses on the thermal analysis of various canister designs to effectively lower the maximum temperature of the engineered barrier. A numerical model was developed and employed to investigate the heat dissipation potential of copper rings placed across the buffer. Various canister designs incorporating copper rings were presented, and numerical analysis was performed to identify the design with the most significant temperature reduction effect. The results confirmed that the temperature of the buffer material was effectively lowered with an increase in the number of copper rings penetrating the buffer. Parametric studies were also conducted to analyze the impact of technical gaps, copper thickness, and collar height on the temperature reduction. The numerical model revealed that the presence of gaps between the components of the engineered barrier significantly increased the buffer temperature. Furthermore, the reduction in buffer temperature varied depending on the location of the gap and collar. The methods proposed in this study for reducing the buffer temperature hold promise for contributing to cost reduction in radioactive waste disposal.
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.15
no.4
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pp.301-312
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2017
The concept of deep borehole disposal (DBD) for high-level nuclear wastes has been around for about 40 years. Now, the Department of Energy (DOE) in the United States (U.S.) is re-examining this concept through recent studies at Sandia National Laboratory and a field test. With DBD, nuclear waste will be emplaced in boreholes at depths of 3 to 5 km in crystalline basement rocks. Thinking is that these settings will provide nearly intact rock and fluid density stratification, which together should act as a robust geologic barrier, requiring only minimal performance from the engineered components. The Nuclear Waste Technical Review Board (NWTRB) has raised concerns that the deep subsurface is more complicated, leading to science, engineering, and safety issues. However, given time and resources, DBD will evolve substantially in the ability to drill deep holes and make measurements there. A leap forward in technology for drilling could lead to other exciting geological applications. Possible innovations might include deep robotic mining, deep energy production, or crustal sequestration of $CO_2$, and new ideas for nuclear waste disposal. Novel technologies could be explored by Korean geologists through simple proof-of-concept experiments and technology demonstrations.
Yeon-Hee Kang;Sung Hee Yang;Yong In Cho;Jung-Hoon Kim
Journal of the Korean Society of Radiology
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v.17
no.6
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pp.947-955
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2023
This study was conducted to investigate the awareness of spent nuclear fuel among residents in nuclear power plant areas and use it as basic data for establishing a disposal facility for high-level radioactive waste. 204 questionnaires collected online were analyzed using SPSS Window Ver 28.0. To verify differences between groups, t-test and one-way ANOVA were performed. And correlation analysis was conducted to confirm the relationship between variables. As a result, first, risk perception regarding nuclear-related accidents showed statistically significant differences depending on gender and educational level. The position on the construction of a permanent disposal facility for spent nuclear fuel showed a statistically significant difference depending on gender, education, and age, and the perception of the importance of each evaluation standard for establishing a spent nuclear fuel management plan showed a statistically significant difference depending on education and age. In terms of trust in information-providing institutions, trust in the National Assembly was found to be the lowest. Second, the results of the correlation analysis between variables showed that local residents are aware that an alternative to the current disposal of spent nuclear fuel is needed, and that financial support for the construction of a permanent disposal facility is needed. Therefore, in order to build a high-level radioactive waste disposal site, it is believed that it is necessary to increase trust in the government, collect opinions from local residents, and provide economic support.
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.19
no.4
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pp.435-446
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2021
This article examines the consequences of a significant spent fuel management decision or event in the United States, South Korea and Taiwan. For the United States, it is the financial impact of the Department of Energy's inability to take possession of spent fuel from commercial nuclear power companies beginning in 1998 as directed by Congress. For South Korea, it is the potential financial and socioeconomic impact of the successful construction, licensing and operation of a low and intermediate level waste disposal facility on the siting of a spent fuel/high level waste repository. For Taiwan, it is the operational impact of the Kuosheng 1 reactor running out of space in its spent fuel pool. From these, it draws six broad lessons other countries new to, or preparing for, nuclear energy production might take from these experiences. These include conservative planning, treating the back-end of the fuel cycle holistically and building trust through a step-by-step approach to waste disposal.
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.14
no.2
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pp.179-188
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2016
Spent fuels from nuclear power plants, as well as high-level radioactive waste from the recycling of spent fuels, should be safely isolated from human environment for an extremely long time. Recently, meaningful studies on the development of deep borehole radioactive waste disposal system in 3-5 km depth have been carried out in USA and some countries in Europe, due to great advance in deep borehole drilling technology. In this paper, domestic deep geoenvironmental characteristics are preliminarily investigated to analyze the applicability of deep borehole disposal technology in Korea. To do this, state-of-the art technologies in USA and some countries in Europe are reviewed, and geological and geothermal data from the deep boreholes for geothermal usage are analyzed. Based on the results on the crystalline rock depth, the geothermal gradient and the spent fuel types generated in Korea, a preliminary deep borehole concept including disposal canister and sealing system, is suggested.
The permeability characterization on the natural barrier for deep geological disposal of radioactive waste is very critical to evaluate total safety and performance assessment of disposal site. However, the confidence level in using previous hydraulic testing equipments consist of simple components to estimate rock mass permeability is not high enough to reflect in situ condition. The purpose of this research is to establish an advanced hydraulic testing equipment, which is applicable to deep borehole (up to 1,000 m), through the improvement of technical problems of previous packer systems. Especially, the straddle packer hydraulic testing equipment was designed to adopt both the hydraulic downhole shut-in valve(H-DHSIV) to minimize the wellbore storage effect and the real time data acquisition system to measure the pressure changes of test interval including its upper and lower parts. The results from this research lead to not only improve current technical level in the field of hydraulic testing but also provide important information to radioactive waste disposal technology development and site characterization project.
9 nuclear power plants are presently in operation in Korea. They produce radioactive waste of which the most long-lived radioactive elements need to be safely stored for hundreds of thousands of years, isolated from humanity and the environment. The safe disposal of high level radioactive waste in mined cavities requires knowledge of the mechanical. thermal and fluid flow characteristics of rock as perturbed by a thermal pulse The literature review was performed to assemble data on the following properties: modulus tensile strength compressive strength thermal expansion specific heat, thermal conductivity thermal diffusivity and permeability.
Adequate design of engineered barriers, including canister, buffer and backfill, is important for the safe disposal of high-level radioactive waste. Three-dimensional computer simulations were carried out under different condition to examine the thermal and mechanical behavior of engineered barriers and rock mass. The research looked at five areas of importance, the effect of the swelling pressure, water content of buffer, density of compacted bentonite, emplacement type and the selection of failure criteria. The results highlighted the need to consider tensile stress in the outer shell of a canister due to thermal expansion of the canister and the swelling pressure from the buffer for a more reliable design of an underground repository system. In addition, an adequate failure criterion should be used for the buffer and backfill.
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.12
no.4
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pp.315-334
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2014
Wolsong Low- and Intermediate-level radioactive waste (LILW) disposal center has two different types of disposal facilities and interacts with the neighboring Wolsong nuclear power plant. These situations impose a high level of complexity which requires in-depth understanding of phenomena in the safety assessment of the disposal facility. In this context, multidimensional radionuclide transport model and hydraulic performance assessment model should be developed to identify more realistic performance of the complex system and reduce unnecessary conservatism in the conventional performance assessment models developed for the $1^{st}$ stage underground disposal. In addition, the advanced performance assessment model is required to calculate many cases to treat uncertainties or study parameter importance. To fulfill the requirements, this study introduces the development of two-dimensional integrated near-field performance assessment model combining near-field hydraulic performance assessment model and radionuclide transport model for the $2^{nd}$ stage near-surface disposal. The hydraulic and radionuclide transport behaviors were evaluated by PORFLOW and GoldSim. GoldSim radionuclide transport model was verified through benchmark calculations with PORFLOW radionuclide transport model. GoldSim model was shown to be computationally efficient and provided the better understanding of the radionuclide transport behavior than conventional model.
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.17
no.3
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pp.313-319
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2019
The A-KRS (Advanced Korean Reference Disposal System) is the disposal concept for pyroprocessed waste, which has been developed by the Korea Atomic Energy Research Institute. In this disposal concept, the amount of high-level radioactive waste is minimized using pyrochemical process, called pyroprocessing. The produced pyroprocessed waste is then solidified in the form of monazite ceramic. The final product of ceramic wastes will be disposed of in a deep geological repository. By the way, the decay heat is generated due to the radioactive decay of fission products and raises the temperature of buffer materials in the near field of radioactive waste repository. However, the buffer temperature must be kept below $100^{\circ}C$ according to the safety regulation. Usually, the temperature can be controlled by variation of the canister interdistance. However, KAERI has modelled thermal analysis under the boundary condition, where the waste canisters are in direct contact with each other. Therefore, a reliable temperature analysis in the disposal system may fail because of unknown thermal resistence values caused by the spatial gap between waste canisters. In the present work, we have performed thermal analyses considering the gap between heating elements and canisters at the beginning of canister loading into the radioactive waste repository. All thermal analyses were performed using the COMSOL software package.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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