• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제30권2호
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• pp.61-67
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• 2005

노심설계 해석체계로 사용하는 HELIOS-MASTER코드를 이용하여 SAMRT연구로 사용 후 핵연료 저장조에 대한 임계도 해석체계를 개발하였다. 저장조의 기하학적 모형에 대한 거시 단면적을 HELIOS코드를 이용하여 생산하고, 저장조의 3차원 모델에 대한 임계도를 MASTER코드로 평가하였다. 또한 3차원 MCNP계산을 통하여 HELIOS-MASTER체계를 이용한 임계도 평가의 타당성을 검증하였다 HELIOS-MASTER코드 체계를 이용한 임계도 해석결과가 약간 보수적인 방향으로 허용오차 범위 내에서 정확도를 유지하였다. HELIOS-MASTER 코드 체계는 3차원 연소계산이 가능하기 때문에 차후에 연소이력을 고려한 사용후 연료 저장조에 대한 임계해석에 유용할 것이다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권6호
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• pp.2315-2324
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• 2023

Space nuclear reactors are becoming popular in deep space exploration owing to their advantages of high-power density and stability. Following the fourth-generation nuclear reactor technology, a conceptual design of the dual drum-controlled space molten salt reactor (D²-SMSR) is proposed. The reactor concept uses molten salt as fuel and heat pipes for cooling. A new reactivity control strategy that combines control drums and safety drums was adopted. Critical physical characteristics such as neutron energy spectrum, neutron flux distribution, power distribution and burnup depth were calculated. Flow and heat transfer characteristics such as natural convection, velocity and temperature distribution of the D²-SMSR under low gravity conditions were analyzed. The reactivity control effect of the dual-drums strategy was evaluated. Results showed that the D²-SMSR with a fast spectrum could operate for 10 years at the full power of 40 kWth. The D²-SMSR has a high heat transfer coefficient between molten salt and heat pipe, which means that the core has a good heat-exchange performance. The new reactivity control strategy can achieve shutdown with one safety drum or three control drums, ensuring high-security standards. The present study can provide a theoretical reference for the design of space nuclear reactors.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제52권12호
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• pp.2725-2732
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• 2020

This paper presents the neutronics benchmark analysis of the first core of the Indonesian multipurpose research reactor RSG-GAS (Reaktor Serba Guna G.A. Siwabessy) calculated by the Serpent Monte Carlo code and the newly released ENDF/B-VIII.0 nuclear data library. RSG-GAS is a 30 MWth pool-type material testing research reactor loaded with plate-type low-enriched uranium fuel using light water as a coolant and moderator and beryllium as a reflector. Two groups of critical benchmark problems are derived on the basis of the criticality and control rod calibration experiments of the first core of RSG-GAS. The calculated results, such as the neutron effective multiplication factor (k) value and the control rod worth are compared with the experimental data. Moreover, additional calculated results, including the neutron spectra in the core, fission rate distribution, burnup calculation, sensitivity coefficients, and kinetics parameters of the first core will be compared with the previous nuclear data libraries (interlibrary comparison) such as ENDF/B-VII.1 and JENDL-4.0. The C/E values of ENDF/B-VIII.0 tend to be slightly higher compared with other nuclear data libraries. Furthermore, the neutron reaction cross-sections of ¹⁶O, ⁹Be, ²³⁵U, ²³⁸U, and S(𝛼,𝛽) of ¹H in H₂O from ENDF/B-VIII.0 have substantial updates; hence, the k sensitivities against these cross-section changes are relatively higher than other isotopes in RSG-GAS. Other important neutronics parameters such as kinetics parameters, control rod worth, and fission rate distribution are similar and consistent among the nuclear data libraries.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제20권1호
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• pp.19-26
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• 1988

저누출 장전 모형은 새 연료를 안에서부터 넣는 in-out 형태를 취하여 격납 용기의 fluence를 줄이고 중성자 경제성을 높이고자 하는 것으로, 이 경우에는 노심내의 전체적인 중성자 경제성은 좋아지지만 노심 중앙부에서의 새연료의 과다 반응도 때문에 안전성 여유를 줄이게 되므로 많은 수의 가연성 독붕봉을 사용하여 첨두 인자를 조절해야만 한다. 본 논문에서는 가연성 독붕봉 연소에 따른 출력 변화를 섭동으로 취급하며, 이를 출력감도 계수(Power Sensitivity Coefficient)로 표시한다. 최적화된 가연성 독붕봉의 분포를 구하기 인하여 알고 있는 주기말상태로부터, 노심 내의 출력과 과다 반응도를 제어하면서 주기초로 추적해 나가는 역연소법(Reverse Depletion Method)의 도입에 대한 타당성을 출력 민감도 계수개념과 선형 계획법을 이용하여 원자력 7호기 제1주기에 응용하여 검증했으며, 가연성 독붕봉의 추정량과 실제량과의 차이는 최대 4.5%의 오차를 보였다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제9권2호
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• pp.113-119
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• 2011

원자력발전소에서 나온 사용후핵연료 건식저장시스템의 안전한 운영과 유지는 기본적으로 적절하게 선택된 설계기준에 좌우된다. 저장시스템의 가장 중요한 설계목표는 저장된 사용후핵연료로부터 작업자의 안전과 대중에게 과도한 위험이 없이 보관, 취급, 수납 및 감시할 수 있는 신뢰를 제공하는 것이다. 이러한 목표를 달성하려면, 시스템의 설계, 사용후핵연료로부터의 잔류 열을 제거하고 방사선 차폐를 제공함과 동시에 설계 기준에 지정된 시스템의 수명동안 격납을 유지하기 위한 기능을 포함한다. 운영 중 발생가능한 설계사항은 설계 기준에 반영되어야 한다. 본 논문에서는 건식저장시스템의 일반적인 성능 요구 사항을 소개하였다. 저장시스템은 인허가를 위한 규제 요구사항과 연관하여 사용후핵연료를 저장할 수 있도록 설계된다. 여기서 최대연소도의 증가는 냉각기간과 맞물려 가감할 수 있다. 이때 열부하와 방사능의 크기가 최대 설계기준 연소도의 기준을 설정하는 주요한 인자가 된다. 이외에 건식저장시스템의 설계기준사고와 다른 분야 즉 기계 및 구조 그리고 차폐 및 방사선적인 요구사항들의 종류가 기술되었다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제21권4호
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• pp.277-286
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• 1989

PWR 핵연료의 연소도측정은 삼중스파이크(U-233. Pu-242, Nd-150)를 사용한 동위원소 희석 질량분석법으로 U, PU, Nd-148 및 Nd-(145+146)을 정량하여 수행하였다. 이 방법은 먼저 두개의 연속적 이온교환수지 분리과정을 거친다. Pu는 첫번째 음이온 교환수지 분리관(Dowex AG 1 X 8)으로부터 12 M HCl-0.1 M HI 혼합용액으로 분리하고 이어서 0.1 M HCl로 U을 분리하였다. Nd은 질산-메탄올 용리액으로 두번째 음이온 교환수지분리관(Dowex AG 1 X 4) 상에서 분리하였다. 각 부분을 열이온화질량분석법으로 각각의 동위원소비를 측정하였다. Nd-148과 Nd-(145+146) 방법 사이의 차이는 평균 2.07%로 나타났다. 이 결과를 U과 Pu동위원소를 이용한 무거운 원소방법 및 Cs-137의 파괴 감마분광측정법과 비교하였다. 연소도에 대한 U과 Pu의 동위원소 조성의존도와 동위원소사이의 상관관계를 그래프로서 설명하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제25권2호
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• pp.237-247
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• 1993

반감기가 서로 크게 다른 두 종류의 방사성 직접핵분열생성물의 방사능비(activity ratio)를 핵연료의 냉각기간 및 연소이력의 함수로 표현하였으며 연소이력에는 사용후핵연료의 평균연소도, 연소기간, 연소주기간의 간격 그리고 주 핵분열물질등이 포함되었다. 고리 1호기에서 연소된 6개의 사용후 가압경수로(PWR) 핵연료 집합체로 부터 36개의 시료를 제작하여 이들 시료에 대한 감마선 스펙트럼을 고순도(HP) Ge 검출기를 사용하여 수집한 후, 각 스펙트럼을 분석하여 얻은 방사능비 $^{l44}$Ce $^{l37}$ Cs를 이용하여 냉각기간을 계산하였다. 그 결과 $^{l44}$Ce 감마선 검출계수율이 $10^{-3}$ cps(count per second) 정도로 아주 낮았음에도 불구하고 검출된 방사능비 $^{l44}$Ce $^{l37}$ Cs를 사용하여 구한 냉각기간은 원자로 운전기록에 의한 냉각기간 (operator declared cooling time)과 상대적인 차이가 $\pm$5% 이내로 잘 일치한 것으로 부터 핵 분열 생성물 $^{l44}$Ce 및 $^{l37}$ Cs은 냉각기간 결정을 위한 좋은 모니터가 됨을 확인하였다. 여러가지의 연소 이력을 갖는 핵연료를 대상으로 한 본 실험의 경우, 단순하게 모델화한 연소이력을 대입하여 얻은 냉각기간은 실제 연소이력을 대입하여 얻은 냉각기간과 시간차이가 $\pm$0.5년 이내에서 잘 맞았으며 이로부터 연소이력에 대한 정확한 정보 없이도 신뢰할 수 있는 정도의 냉각기간을 추정하는 것이 가능할 것으로 생각되었다. 아울러 냉각기간 결정을 위한 본 기술을 활용한 사용후 핵연료의 증명 및/또는 분류에 대한 타당성 연구를 한 결과 감마선 분광분석 방법으로 검출한 방사능비 $^{l44}$Ce $^{l37}$ Cs에 의해서 결정된 냉각기간은, 조사후시험시설 (post irradiation examination facility)등과 같이 사용후핵연료 집합체를 해체 또는 절단하여 만든 시료를 취급하는 시설등에서,사용후핵연료에 대한 안전관리 및 계량관리를 위하여 유용하게 활용될 수 있을 것으로 사료되었다.것으로 사료되었다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제27권1호
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• pp.67-73
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• 1995

가압 경수로형 결함 핵연료에 대한 장기 저장 거동을 연구하기 위하여 미조사 및 조사된 $UO_2$에 대한 공기 중 산화 시험을 수행하였다. 미조사 $UO_2$ 시편의 산화 시험은 250-40$0^{\circ}C$ 온도 범위의 공기 중에서 수행되었으며 시험결과 전 시험 온도 구간에서 S-곡선의 무게 증가 특성을 보여 주었다. 또한 $UO_2$가 U$_3$ $O_{8}$으로 최대 변환될 때의 무게 증가율은 약 4wt%정도였다. 이 때 활성화 에너지는 35$0^{\circ}C$ 이상에서는 약 110kJ/mo1로 나타났고 35$0^{\circ}C$ 이하에서는 약 153 kJ/mol로 나타났다. 약35 GWD/MTU으로 연소 된 조사 $UO_2$시편에 대한 300-40$0^{\circ}C$ 온도 영역에서의 공기 중 산화 시험 결과는 미조사 시편과 비교 할 때 초기에는 산화 속도가 빨리 증가하다가 산화가 진행될 수록 산화 속도가 느리게 증가하는 경향을 보여 주었으며 이 때의 활성화에너지는 약 95 kJ/mol로 나타났다. 35$0^{\circ}C$ 공기 분위기에서 연소도 와 aging 효과에 대한 시험결과 특별한 산화 거동에서의 차이점을 나타내지 않았다.