MinJeong Kim;SunJu Park;HyeRim Kim;WoonSang Yoon;JungHoon Park;JeongHwan Lee
The Journal of Engineering Geology
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v.33
no.2
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pp.323-334
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2023
The vast volumes of data that are generated during site characterization and associated research for the disposal of high-level radioactive waste require effective data management to properly chronicle and archive this information. The Swedish Nuclear Fuel and Waste Management Company, SKB, established the SICADA database for site selection, evaluation, analysis, and modeling. The German Federal Company for Radioactive Waste Disposal, BGE, established ArbeitsDB, a database and document management system, and the ELO data system to manage data collected according to the Repository Site Selection Act. The U.K. Nuclear Waste Services established the Data Management System to manage any research and survey data pertaining to nuclear waste storage and disposal. The U.S. Department of Energy and Office of Civilian Radioactive Waste Management established the Technical Data Management System for data management and subsequent licensing procedures during site characterization surveys. The presented cases undertaken by these national agencies highlight the importance of data quality management and the scalability of data utilization to ensure effective data management. Korea should also pursue the establishment of both a data management concept for radioactive waste disposal that considers data quality management and scalability from a long-term perspective and an associated data management system.
Bentonite is a recommended material for the multiple barriers in the final disposal of low-level radioactive waste (LLW) to prevent groundwater intrusion and nuclear species migration. However, after drying-wetting cycling during the repository construction stage and ion exchange with the concrete barrier in the long-term repository, the bentonite mechanical behaviors, including swelling capacity and hydraulic conductivity, would be further influenced by the groundwater intrusion, resulting in radioactive leakage. To comprehensively examine the factors on the mechanical characteristics of bentonite, this study presented scenarios involving MX-80 and KV-1 bentonites subjected to drying-wetting cycling and accelerated ion migration. The experiments subsequently measured free swelling, swelling pressure, and hydraulic conductivity of bentonites with intrusions of seawater, high pH, and low pH solutions. The results indicated that the solutions caused a reduction in swelling volume and pressure, and an increase in hydraulic conductivity. Specifically, the swelling capability of bentonite with drying-wetting cycling in the seawater decreased significantly by 60%, while hydraulic conductivity increased by more than three times. Therefore, the study suggested minimizing drying-wetting cycling and preventing seawater intrusion, ensuring a long service life of the multiple barriers in the LLW repository.
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.10
no.3
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pp.219-228
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2012
A long-term R&D program for HLW disposal technology development was launched in 1997 in Korea and Korea Reference disposal System(KRS) for spent fuels had been developed. After then, a recycling process for PWR spent fuels to get the reusable material such as uranium or TRU and to reduce the volume of radioactive waste, called Pyro-process, is being developed. This Pyro-process produces several kinds of wastes including metal waste and ceramic waste. In this study, the characteristics of the waste from Pyro-process and the concepts of a disposal container for the wastes were described. Based on these concepts, thermal analyses were carried out to determine a layout of the disposal area of the ceramic wastes which was classified as a high level waste and to develop the disposal system called A-KRS. The location of the final repository for A-KRS is not determined yet, thus to review the potential repository domains, the possible layout in the geological characteristics of KURT facility site was proposed. These results will be used in developing a repository system design and in performing the safety assessment.
Lee J.Y.;Choi H.J.;Cho D.K.;Kim S.K.;Choi J.W.;Hahn P.S.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2005.10a
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pp.470-473
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2005
Spent nuclear fuels are regarded as a high level radioactive waste and they will be disposed in a deep geological repository. To maintain the safety of the repository for hundreds of thousands of years, the spent fuels are encapsulated in a disposal canister and the canister containing spent fuels should have the structural integrity and the corrosion resistance below the several hundreds meters from the ground surface. In this study, the concept of the spent fuel encapsulation process and the process equipment fur deep geological disposal were established. To do this, the design requirements, such as the functions and the spent fuel accumulations, were reviewed. Also, the design principles and the bases were established. Based on the requirements and the bases, the encapsulation process and the equipment from spent fuel receiving process to transferring canister into the underground repository including hot cell processes was established. The established concept of the spent fuel encapsulation process and the process equipment 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 compliance of deep geological disposal facilities for high-level radioactive waste with safety objectives requires consideration of uncertainties owing to temporal changes in the disposal system. A comprehensive review and analysis of the characteristics of this evolution should be undertaken to identify the effects on multiple barriers and the biosphere. We analyzed the evolution of the buffer, backfill, plug, and closure regions during the early phase of the post-closure period as part of a long-term performance assessment for an operating license application for a deep geological repository in Finland. Degradation mechanisms generally expected in engineered barriers were considered, and long-term evolution features were examined for use in performance assessments. The importance of evolution features was classified into six categories based on the design of the Finnish case. Results are expected to be useful as a technical basis for performance and safety assessment in developing the Korean deep geological disposal system for high-level radioactive waste. However, for a more detailed review and evaluation of each feature, it is necessary to obtain data for the final disposal site and facility-specific design, and to assess its impact in advance.
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.
Proceedings of the Korean Radioactive Waste Society Conference
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2004.06a
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pp.194-198
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2004
The thermo-hydro-mechanical (T-H-M) process is one of major issues in the performance assessment of a high level waste (HLW) repository. An engineering-scale test was planned and its experimental set-up has being installed, to validate the T-H-M behavior in the buffer of a reference disposal system. The experimental set-up consists of 4 major components: the confining cylinder with its hydration water tank, the bentonite block, the heating system, and the sensors and instruments. The monitoring and data acquisition system is employed to control the heater to maintain the temperature of $95^{\circ}C$ at the interface of the heater and bentonite blocks and to collect signals from sensors and instruments installed in the bentonite blocks.
Choi, Seungbeom;Kihm, You Hong;Kim, Eungyeong;Cheon, Dae-Sung
Tunnel and Underground Space
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v.30
no.2
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pp.136-148
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2020
Nuclear power plants have been operated in Korea since 1978, thus the high-level radioactive waste (HLW) produced from the plants has been accumulated accordingly. Hence, it is urgent to secure a final repository for HLW disposal, however, siting process should be preceded, which usually takes long time, as it requires broad and precise investigation. The investigation is generally carried out in stages, which consists of multidisciplinary approaches. In this study, the case studies mainly pertaining to rock mechanics were conducted. Rock mechanical aspects required in each stage and their applications were investigated and corresponding R&D researches were presented as well. At the same time, current research status in Korea was presented, followed by a brief future research plan with regard to the site investigation. The future research aims to produce fundamental information for siting process, and the compiled cases in this study will be utilized as references in the research.
In the countries operating nuclear reactors, the development of high-level radioactive waste(HLW) disposal technique is considered as an urgent and important issue for sustainable utilization of nuclear energy. In Korea, in which a low and intermediate radioactive waste repository is already operating, the construction of an underground research laboratory for in situ validation studies became a matter of interest with increasing concerns on the management of HLW. In order to construct and to operate an underground HLW repository safely in deep underground, the stability of rock mass should be guaranteed. As an important factor on rock stability, excavation damaged zone (EDZ) has been studied in many underground research laboratories in foreign countries. For accurate evaluation of the characteristics and effects of EDZ under disposal condition, it is required to use reliable investigation method based on the analysis of previous studies in similar conditions. In this study, status of foreign underground research laboratories in other countries, approaches for investigation the characteristics, size, and effect of EDZ, and major findings from the researches were surveyed and reported. This will help the accomplishment of domestic researches for developing HLW management techniques in underground research laboratory.
Kim, Taehyun;Lee, Changsoo;Kim, Jung-Woo;Kang, Sinhang;Kwon, Saeha;Kim, Kwang-Il;Park, Jung-Wook;Park, Chan-Hee;Kim, Jin-Seop
Tunnel and Underground Space
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v.31
no.3
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pp.167-183
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2021
It is essential to understand the complex thermo-hydro-mechanical-chemical (THMC) coupled behavior in the engineered barrier system and natural barrier system to secure the high-level radioactive waste repository's long-term safety. The heat from the high-level radioactive waste induces thermal pressurization and vaporization of groundwater in the repository system. Groundwater inflow affects the saturation variation in the engineered barrier system, and the saturation change influences the heat transfer and multi-phase flow characteristics in the buffer. Due to the complexity of the coupled behavior, a numerical simulation is a valuable tool to predict and evaluate the THMC interaction effect on the disposal system and safety assessment. To enhance the knowledge of THMC coupled interaction and validate modeling techniques in geological systems. DECOVALEX, an international cooperation project, was initiated in 1992, and KAERI has participated in the projects since 2008 in Korea. In this study, we introduced the main contents of all tasks in the DECOVALEX-2023, the current DECOVALEX phase, to the rock mechanics and geotechnical researchers in Korea.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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