• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권8호
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• pp.2819-2827
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• 2022

The disposal area of a deep geological repository (DGR) for the disposal of spent nuclear fuels (SNFs) is estimated considering the spacing between deposition holes and between disposal tunnels, as determined by a thermal analysis using the decay heat of a reference SNF. Given the relatively large amount of decay heat of the reference SNF, the disposal area of the DGR is found to be overestimated. Therefore, we develop a computer program using MATLAB, termed ACom (Assembly Combination), to combine SNFs when stored in canisters such that the decay heat per canister is evenly distributed. The stability of ACom was checked and the overall distribution of the decay heat per canister was analyzed. Finally, ACom was applied to disposal scenarios suggested in the conceptual design of a DGR for SNFs, and it was confirmed that the decay heat per canister could be evenly distributed and that the maximum decay heat of the canister could be much lower than that of a canister estimated using a reference SNF. ACom can be used to improve the disposal efficiency by reducing the disposal area of a DGR for SNFs by ensuringg a relatively even distribution of decay heat per canister.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제50권1호
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• pp.18-24
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• 2018

This study proposes a new method of analyzing the burnup credit in boiling water reactor spent fuel assemblies against various operating parameters. The operating parameters under investigation include fuel temperature, axial burnup profile, axial moderator density profile, and control blade usage. In particular, the effects of variations in one and two operating parameters on the curve of effective multiplication factor ($k_{eff}$) versus burnup (B) are, respectively, the so-called single and compound effects. All the calculations were performed using SCALE 6.1 together with the Evaluated Nuclear Data Files, part B (ENDF/B)-VII238-neutron energy group data library. Furthermore, two geometrical models were established based on the General Electric (GE)14 $10{\times}10$ boiling water reactor fuel assembly and the Generic Burnup-Credit (GBC)-68 storage cask. The results revealed that the curves of $k_{eff}$ versus B, due to single and compound effects, can be approximated using a first degree polynomial of B. However, the reactivity deviation (or changes of $k_{eff}$, ${\Delta}k$) in some compound effects was not a summation of the all ${\Delta}k$ resulting from the two associated single effects. This phenomenon is undesirable because it may to some extent affect the precise assessment of burnup credit. In this study, a general formula was thus proposed to express the curves of $k_{eff}$ versus B for both single and compound effects.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제4권1호
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• pp.1-4
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• 1979

중성자(中性子) 수송이론(輸送理論)을 써서 기사용(旣使用) 핵연료(核燃料) 저장조(貯藏槽)에 있는 한 개(個)의 PWR용(用) 핵연료집합체(核燃料集合體)에 대(對)한 유효증배계수(有效增倍係數)($k_{eff}$)를 산출(算出)하였다. 이때 중성자(中性子) 수송방정식(輸送方程式)을 Sn-근이법(近以法)이라고 부르는 각분해법(角分害法)(Discrete ordinates method)으로 풀어서 유효증배계수(有效增倍係數)를 구했으며 이것이 핵임계(核臨界) 안전성(安全性) 결정(決定)이 된다. 본(本) 연구(硏究)에서는 각(角)과 에너지를 각각(各各) 4구간(區間)과 16군(郡)으로 분할(分割)하고 공간구간(空間區間)은 27구간(區間)으로 나누되 상이(相異)한 물질(物質)의 경계면근처(境界面近處)에서 세분(細分)하였다. 이와같은 방법(方法)으로 구한 유효증배계수(有效增倍係數)는 0.6145였는 데 이는 타연구자(他硏究者)가 계산(計算)한 반무한배열(半無限配列) 핵연료집합체(核燃料集合體)에 대한 유효증배계수(有效增倍係數)에 비(比)하여 상당히 낮은 값이었다.

• 한국압력기기공학회 논문집
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• 제12권1호
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• pp.134-140
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• 2016

The Control Rod Assembly (CRA) controls the reactor power by adjusting its position in the reactor core during normal operation and should be quickly inserted into the reactor core by free drop under scram condition to shut down chain reactions. Therefore, the drop time of the CRA is one of important factors for the safety of the nuclear reactor and must be experimentally verified. This study presents the drop performance test of the CRA which has been conceptually designed for the Proto-type Generation IV Sodium-cooled Fast Reactor. During the test, the CRA was free dropped from a height of 1 m under different flow rate conditions and its drop time was measured. The results showed that the drop time of the CRA increased as the flow rate increased; the average drop times of the CRA were approximately 1.527 seconds, 1.599 seconds and 1.676 seconds at 0%, 100% and 200% of design flow rates, respectively.

• 방사성폐기물학회지
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• 제15권4호
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• pp.403-409
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• 2017

원자력발전소내 습식저장중인 사용후핵연료의 건식저장을 위해서는 캐니스터 내부에 사용후핵연료를 옮겨 담은 이후, 건식저장 캐니스터 내장품이나 사용후핵연료 다발의 부식방지 및 피복관의 열화방지를 위해 모든 수분은 제거해야 한다. 캐니스터 내부의 수분을 제거하는데 사용할 수 있는 기체강제순환 건조시스템 개발을 위한 연구개발이 진행중이다. 본 연구에서는 기체강제순환 건조시스템 설계, 제작을 위한 예비설계를 수행하였다. 예비설계에는 캐니스터 내부 잔존수분 제거를 위한 건조사례조사, 건조관련 규격이나 표준, 건조합격기준, 건조장치구성, 현장요구분석, 습식저장중인 사용후핵연료 특성을 포함하였다. 예비설계를 통하여 기체강제순환 건조시스템의 설계 개념도와 P&ID를 도출하였고, 이를 활용하여 건조시스템 제작을 위한 상세설계를 수행할 것이다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제44권5호
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• pp.483-490
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• 2012

PWR spent fuels produced in the Republic of Korea are expected to be recycled by pyroprocess in the long term future. Even though pyroprocess waste amounts can be smaller than that of PWR spent fuel assembly in case of direct disposal, this process essentially will produce various and unique radioactive wastes. The goals of this article are to characterize these wastes, calculate the amount of wastes, design disposal systems for each waste and evaluate the radiation safety of each system by dose assessment. The absorbed dose results of the metal and ceramic waste for the engineering barrier system (EBS) showed $2.21{\times}10^{-2}$ Gy/h and $1.15{\times}10^{-2}$ Gy/h, which are lower than the recommended value of 1 Gy/h. These results confirmed that the newly proposed disposal systems have a safety margin for the radiation produced from each waste.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1997년도 추계학술발표회논문집(1)
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• pp.70-75
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• 1997

A CASMO/ORIGEN coupling utility program was developed to predict the composition of all the fission products in spent PWR fuels. The coupling program reads the CASMO output file, modifies the ORIGEN cross section library and reconstructs the ORIGEN input file at each depletion step. In ORIGEN, the burnup equation is solved for actinides and fission products based on the fission reaction rates and depletion flux of CASMO. A sample calculation has been performed using a 14$\times$14 PWR fuel assembly and the results are given in this paper.

• 방사성폐기물학회지
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• 제17권3호
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• pp.339-346
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• 2019

제8차 전력수급기본계획에 근거하여 현재 운영중이거나 계획중인 원자력발전소에서 발생할 사용후핵연료의 양과 특성을 추정하였다. 본 연구에서 고려된 특성은 핵연료집합체에 대한 제원, 핵연료봉 배열, $^{235}U$ 초기 농축도, 방출연소도, 냉각기간이다. 이들은 사용후핵연료 처분시스템을 설계하는데 필수적인 항목이다. 2082년까지 가압경수로 사용후핵연료의 예상발생량은 약 62,500 다발로 추정되었다. 2018년 말까지 발생한 사용후핵연료 중 상대적으로 길이가 짧은 웨스팅하우스형 원전연료가 약 60%, 상대적으로 길이가 50 cm 정도 긴 한국형 원전 연료가 약 40%를 차지하였다. $^{235}U$ 초기 농축도 4.5 wt% 이하를 갖는 사용후핵연료의 비율은 전체 발생량의 약 90%를 차지하였으며, 방출연소도는 98%의 물량이 55 GWd/tU 이하로 나타났다. 2077년을 기준으로 웨스팅하우스형 원전에서 발생한 사용후핵연료의 냉각기간은 50년 이상이 97% 정도를 차지하였으며, 본 논문에서 가정한 처분 완료시점인 2125년을 기준으로 한국형 원전에서 발생한 사용후핵연료의 냉각기간은 45년 이상이 98% 정도를 차지하는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로 효율적인 처분시스템 설계를 위해 기준 사용후 핵연료는 제원적 특성을 고려하여 두 가지 형태로 설정하였으며, 웨스팅하우스형 원전 연료의 경우, 집합체 제원으로 KSFA, 초기 농축도 4.5 wt%, 방출연소도 55 GWd/tU, 냉각기간 50년으로, 한국형 원전 연료의 경우, 집합체 제원으로 PLUS7, 초기 농축도 4.5 wt%, 방출연소도 55 GWd/tU, 냉각기간 45년으로 설정하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제25권2호
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• pp.248-254
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• 1993

본 연구에서는 법규에서 규정하고 있는 주변온도 38$^{\circ}C$의 정상수송조건하에서 수송용기의 건식수송조건에 대한 열해석을 평가하였다. 수송용기는 1회에 PWR 핵연료집합체 4개를 운반할 수 있는 용량을 가지며, 설계기준 핵연료는 연소도 38,000 MWD/MTU, 냉각기간 3년을 기준으로 하였다. 건식수송조건에 대한 열해석을 평가하기 위하여 COBRA-SFS 전산코드를 이용하였다. 수송용기 내부 cavity에 공기, 질소 및 헬륨가스를 채우는 세가지 조건에 대한 해석을 수행하였으며, 최대 핵연료봉의 온도는 수송용기 내부 cavity가 공기인 경우에는 277$^{\circ}C$, 헬륨인 경우에는 226$^{\circ}C$로 계산되었다. 이 값은 건식수송조건에서 수송용기 내부에 장전된 PWR 핵연료집합체가 열적으로 건전성을 유지하기 위한 규정온도보다 낮은 것으로 나타났다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제52권4호
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• pp.661-673
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• 2020

The quarter-core simulation of BEAVRS Cycle 2 depletion benchmark has been conducted using the MCS/CTF coupling system. MCS/CTF is a cycle-wise Picard iteration based inner-coupling code system, which couples sub-channel T/H (thermal/hydraulic) code CTF as a T/H solver in Monte Carlo neutron transport code MCS. This coupling code system has been previously applied in the BEAVRS benchmark Cycle 1 full-core simulation. The Cycle 2 depletion has been performed with T/H feedback based on the spent fuel materials composition pre-generated by the Cycle 1 depletion simulation using refueling capability of MCS code. Meanwhile, the MCS internal one-dimension T/H solver (MCS/TH1D) has been also applied in the simulation as the reference. In this paper, an analysis of the detailed criticality boron concentration and the axially integrated assembly-wise detector signals will be presented and compared with measured data based on the real operating physical conditions. Moreover, the MCS/CTF simulated results for neutronics and T/H parameters will be also compared to MCS/TH1D to figure out their difference, which proves the practical application of MCS into the BEAVRS benchmark two-cycle depletion simulations.