• 대한기계학회논문집B
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• 제24권11호
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• pp.1447-1456
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• 2000

Simulated experiments of high pressure melt ejection(HPME) are performed to measure the released fraction of corium simulant from the French type PWR cavity. The experiments are carried out on a 1/20th linear scaled model of the Ulchin 1&2 cavity. Water or woods metal and nitrogen is used as simulant of molten corium and steam, respectively. Experimental parameters are water mass, annulus area and breach size. It is shown that only breach size effects is very important while the mass and the annulus area do not affect the released fraction. It is found that the liquid film transport is much more dominant mechanism than the entrainment droplet transport, especially in linear scale down simulated HPME experiment.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제31권3호
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• pp.344-363
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• 1999

A multi-dimensional thermal-hydraulic system analysis code, MARS 1.3.1, has been developed in order to have the realistic analysis capability of two-phase thermal-hydraulic transients for pressurized water reactor (PWR) plants. As the backbones for the MARS code, the RELAP5/MOD3.2.1.2 and COBRA-TF codes were adopted in order to take advantages of the very general, versatile features of RELAP5 and the realistic three-dimensional hydrodynamic module of COBRA-TF. In the MARS code, all the functional modules of the two codes were unified into a single code first. Then, the source codes were converted into the standard Fortran 90, and then they were restructured using a modular data structure based on "derived type variables" and a new "dynamic memory allocation" scheme. In addition, the Windows features were implemented to improve user friendliness. This paper presents the developmental work of the MARS version 1.3.1 including the hydrodynamic model unification, the heat structure coupling, the code restructuring and modernization, and their verifications.their verifications.

• 방사성폐기물학회지
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• 제20권1호
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• pp.23-32
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• 2022

Pyroprocessing is a promising technology for managing spent nuclear fuel. The nuclear material accounting of feed material is a challenging issue in safeguarding pyroprocessing facilities. The input material in pyroprocessing is in a solid-state, unlike the solution state in an input accountability tank used in conventional wet-type reprocessing. To reduce the uncertainty of the input material accounting, a double-stage homogenization process is proposed in considering the process throughput, remote controllability, and remote maintenance of an engineering-scale pyroprocessing facility. This study tests two types of mixing equipment in the proposed double-stage homogenization process using surrogate materials. The expected heterogeneity and accounting uncertainty of Pu are calculated based on the surrogate test results. The heterogeneity of Pu was 0.584% obtained from Pressurized Water Reactor (PWR) spent fuel of 59 WGd/tU when the relative standard deviation of the mass ratio, tested from the surrogate powder, is 1%. The uncertainty of the Pu accounting can be lower than 1% when the uncertainty of the spent fuel mass charged into the first mixers is 2%, and the uncertainty of the first sampling mass is 5%.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권4호
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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.

• 방사성폐기물학회지
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• 제5권1호
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• pp.9-17
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• 2007

국내 경수로원전 1차 냉각재와 중저준위 방사성폐기물 내 핵종방사능비에 대한 유관성을 검토하고자 특수하게 제작된 RCS sampling kit를 이용하여 원전 정상운전기간 동안 핵종을 포집하였다. 시료채취는 경수로형 전 원자력 발전소를 대상으로 2004년과 2005년에 걸쳐 시료를 채취하였고, 방사화학적 방법인 시료 전처리 및 핵종분리를 통하여 핵종 방사능을 분석하였다. RCS sampling kit 내 필터와 수지에서 분석된 $^{137}Cs/^{60}Co$ 핵종 방사능비는 각각 2.32-2와 7.3E-1을 보였으며, 동일주기 내 발생된 중 저준위 방사성폐기물인 농축폐액, 폐수지, 잡고체시료 내 $^{137}Cs/^{60}Co$ 핵종 방사능비는 각각 6.3E-1, 6.7E-1 및 5.7E-2로 시료유형 에 따라 1차 냉각재와 유사성을 갖는 것으로 확인하였다.

• 전기학회논문지
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• 제65권5호
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• pp.836-842
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• 2016

When an accident occurs in the nuclear power plant, the faulted information might mislead to the high possibility of aggravating the accident. At the Fukushima accident, the operators misunderstood that there was no core exposure despite in the processing of core damage, because the instrument information of the reactor water level was provided to the operators optimistically other than the actual situation. Thus, this misunderstanding actually caused to much confusions on the rapid countermeasure on the accident, and then resulted in multiplying the accident propagation. It is necessary to be equipped with the function that informs operators the status of instrument integrity in real time. If plant operators verify that the instruments are working properly during accident conditions, they are able to make a decision more safely. In this study, we have performed various tests for the fault detection sensitivity of an data-driven empirical model to review the usability of the model in the accident conditions. The test was performed by using simulation data from the compact nuclear simulator that is numerically simulated to PWR type nuclear power plant. As a result of the test, the proposed model has shown good performance for detecting the specified instrument faults during normal plant conditions. Although the instrument fault detection sensitivity during plant accident conditions is lower than that during normal condition, the data-drive empirical model can be detected an instrument fault during early stage of plant accidents.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제22권1호
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• pp.12-19
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• 1990

1981년 6월 9일 고리 1호기 원자력발전소에서 발생한 외부 전원 상실사고 자료를 근거로 RELAP5/MOD2코드모델 평가를 하였다. 계산된 주요 열ㆍ수력학 변수를 실측자료와 비교 분석하였으며 증기발생기의 Nodalization 민감도 분석이 수행되었다. 계산된 열ㆍ수력학 변수는 실측치와 비교적 잘 일치하고 있으며, 이러한 유형의 사고 분석에 RELAP5/MOD2가 적합하다는 것을 보였다. 그러나 가압기 압력과 수위변동에서는 상당한 차이를 보였으며 높게 계산되었다. 이러한 사실은 RELAP5의 수직관에서의 층류 열전달 모델에 기인하는 것으로 해당모델의 개선을 요하고 있다는 것을 알았다. 그리고 증기발생기의 Nodalization 연구를 통하여 수위변동을 잘 예측하기 1위해서는 증기발생기 증기 Dome와 Downcomer사이에 압력을 전달시켜주는 유로를 모델링 하여야 한다는 것을 알았다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권3호
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• pp.279-288
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• 2014

원자력발전은 국가의 안정적인 에너지 공급원 및 저탄소 발생 에너지원으로써 기능을 해왔으나, 원자력발전에 필수적으로 발생하는 사용후핵연료 축적이라는 큰 숙제를 안고 있다. 이를 해결하기 위한 방법 중의 하나가 파이로프로세싱과 소듐냉각고속로를 연계한 사용후핵연료의 재활용이다. 용융염 전해공정을 이용하는 파이로프로세싱은 사용후핵연료에 존재하는 장 반감기 고독성 원소와 고방열 핵종을 분리하여 고준위 폐기물을 줄이면서도 고속로의 원료물질을 공급하고, 소듐냉각고속로에서는 이를 이용하여 전력을 생산한 후 다시 그 사용후핵연료를 파이로프로세싱에서 원료물질로 가공하는 개념이다. 파이로프로세싱의 전단부에 해당하는 전해환원 공정은 산화물 형태의 사용후핵연료를 금속으로 전환시켜 후속 공정인 전해정련공정에 금속을 공급하는 역할을 한다. 파이로프로세싱을 위한 전해환원 공정의 상용화를 위해서는 고용량, 고효율의 시스템 개발이 요구되므로 양극과 음극에서 공정 속도의 영향을 미치는 인자를 연구하였다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제24권2호
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• pp.73-86
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• 1999

현재 경수로형 원자력발전소의 일차계통 냉각수 정화를 위해 사용되는 이온교환방법은 제염효과가 우수하고 공정이 단순하며 조작이 간편하기 때문에 광범위하게 활용되고 있으나 비금속성분도 함께 제거하여 수지의 수명이 단축되고 폐이온교환수지가 발생되는 단점이 있다. 본 연구에서는 일차계통 냉각수 정화를 위해 사용되는 이온교환수지의 대체공정으로서 전기투석과 이온교환이 결합된 전기탈이온법의 사용가능성을 조사하기 위해 모의 용액을 이용하여 다양한 실험조건하에서 수행하였다. 실험결과 유입유량이 증가할수록 제거율은 증가하고 전력소모는 감소하였다. 금속성분 제거율에서 제염계수 1000으로 일정한 경향을 나타내었으며 전력소모 면에서는 TDS 3 ppm이하를 기준으로 유입유량이 $2.0{\ell}/min$일 때 $40.3mWh/{\ell}$ 이었다. 유입유속이 동일한 조건에서는 희석실에 채운 이온 교환수지의 함량이 증가할수록 금속성분 제거율과 전력소모에서 효과적인 것으로 평가되었다. 이온 교환수지를 채운 전기탈이온 공정은 이온교환수지 자체에 의한 수리적 저항과 현탁질에 의한 수지의 오염으로 인해 운전이 계속될수록 유량이 감소하게 된다. 이러한 단점을 극복하기 위해 이온교환수지 대신 이온전도성 스페이서를 설치하여 실험한 결과 유입유량 문제는 해결할 수 있었으나 전력소모와 금속성분 제거율 및 전류효율 면에서 비효율적인 것으로 평가되었다. 전기탈이온 공정의 연속운전에서도 금속성분 제거율에서 제염계수가 1000으로 안정적인 수준을 유지하였다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제40권3호
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• pp.162-167
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• 2015

후쿠시마 원전 사고로 인한 우리나라 장기 전력수급정책에 대한 대중의 저항 및 불안감이 존재하고 있다. 고리 원전 1호기에 대한 정부의 영구정지 결정과 설계수명이 끝난 월성 원전 1호기의 계속운전 시행 반대, 고리 원전 인근 주민의 갑상선암 논란 등 원전 운영으로 인한 국내외 여건이 위기를 맞이하고 있다. 이러한 상황에서 원전운영능력과 안전은 여러 가지 지표들이 있지만, 원전의 방사선안전관리 능력, 특히 방사선피폭량을 중심으로 상세 분석과 논의가 필요하다. 분석대상과 방법으로는 최근 5년간 원전의 피폭 방사선량을 분석하고, 유관한 방사선 작업종사자군과 방사선 피폭량 추이를 비교 평가하였고, 세계 주요 원전 국의 개인당 연간 평균방사선량도 비교 분석하였다. 분석결과 방사선차폐와 방호조치등 총체적인 방사선량 저감화 계획과 연구를 통해 방사선피폭량을 저감하고 있음을 확인하였다. 연간선량한도한도인 50 mSv, 5년간 100 mSv를 초과한 방사선작업 종사자는 없었으며, 이는 방사선구역 출입시 자동화에 따른 출입제한과 관리선량 제한치를 연간선량한도의 60%미만으로 설정하는 등 다양한 방사선안전관리 체계를 확보하고 있음이 확인되었다. 원자로형별 운영형태에 따른 방사선피폭 유형은, 중수로 원전의 총 피폭대비 정상 운전시 방사선피폭비율이 경수로 원전보다 6.2 % 높게 나타났다. 이는 중수로 원전이 정상운전시 방사선피폭 작업이 많음을 확인하였다. 또한 세계원자력발전사업자협의회 성능평가지표(World Association of Nuclear Operators performance indicators, WANO PI)에 의하면, 2013년도 주요 원전보유국의 연간 호기당 집단선량은 우리나라가 527 man-mSv로 가장 우수한 실적을 보였으며, 세계평균치인 725 man-mSv의 73% 수준을 보이는 것으로 나타났다. 개인당 연간 방사선피폭량은 종사자의 약 80%가 일반인의 선량한도인 1 mSv 미만이며, 개인당 평균선량 역시 0.82 mSv로 매우 낮은 수준을 보였다. 유관 기관의 방사선작업 종사자와 비교해보면, 2013년 기준으로 방사선안전재단에 등록된 관련 업종 방사선작업 종사자의 개인당 평균선량은 1.07 mSv에 비해 77% 수준이며, 비파괴 검사기관 종사자의 개인 평균선량 3.87 mSv의 21% 수준을 보였다. 결론적으로 원전의 피폭 방사선량은 이상적으로 저감하는 추이를 보이고 있으나, 더 이상 낮추는 것은 한계가 있을 것으로 판단된다. 그러나 원전 주변 주민이 심리적인 불안감, 전원개발계획에서 원전의 비중을 감안할 때, 최적의 원전 상황을 평가하는 지표인 방사선안전관리 능력은 각종 통계를 기반으로 하는 정보 제시 및 총체적인 방사선량 저감화 추진이 필요할 것으로 판단된다.