With the reactor operation conditions - 4.3 wt% $^{235}U$ initial enrichment, burn-up 55,000 MWd/MTU, average power 34 MW/MTU for three periods burned time for 539.2 days per period and cooling time for 100 hours after shut down, to set up the condition to determine the minimum height (depth) of spent fuel storage pool to shut off the radiation out of the spent fuel storage pool and to store spent fuels safely, the dose rate on the specific position directed to the surface of spent fuel storage pool induced by the neutron and gamma-ray from spent fuels are evaluated. The length of spent fuel is 381 cm, and as the result of evaluation on each position from the top of spent fuel to the surface of spent fuel storage pool, it is difficult for neutrons from spent fuels to pass through the water layer of maximum 219 cm (600 cm from the floor of spent fuel storage pool) and 419 cm (800 cm from the floor of spent fuel storage pool) for gamma-ray. Therefore, neutron and gamma-ray from spent fuels can pass through below 419 cm (800 cm from the floor) water layer directed to the surface of spent fuel storage pool.
Journal of the Korean Society of Systems Engineering
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v.17
no.2
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pp.82-90
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2021
The spent fuel pool (SFP) of a nuclear power plant functions to store the spent fuel. The spent fuel pool is designed to properly remove the decay heat generated from the spent fuel. If the cooling function is lost and proper operator action is not taken, the spent fuel in the storage pool can be damaged. Probabilistic safety assessment (PSA) is a safety evaluation method that can evaluate the risk of a large and complex system. So far, the probabilistic safety assessment of nuclear power plants has been mainly performed on the reactor. This study defined the requirements and the functional architecture for the probabilistic safety assessment of the spent fuel pool (SFP-PSA) by applying the systems engineering process. And, a systematic and efficient methodology was defined according to the architecture.
Shin Dong Lee;Hyeok Jae Kim;Geon Woo Son;Kwang Pyo Kim
Journal of Radiation Industry
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v.17
no.3
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pp.283-292
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2023
Spent nuclear fuel corresponds to high-level radioactive waste that has high decay heat and radioactivity. Accordingly, Spent nuclear fuel withdrawn from the reactor core is primarily stored and managed in a spent nuclear fuel pool in the nuclear power plant to reduce decay heat and radioactivity. In Korea, most nuclear power plant store all spent nuclear fuel in a spent nuclear fuel pool. For wet storage, there are no defense in depth different with reactor core. The study related to spent nuclear fuel pool accident should be carried out to ensure safety. Therefore, it is necessary to analyze previous study cases related to safety of spent nuclear fuel pool and accident cases to build foundational knowledge. The Objective of this study is to analyze study cases of safety assessment and cases for spent nuclear fuel pool accident. For analyzing study cases of safety assessment, possible phenomena when spent nuclear fuel pool accident occurring identified, Subsequently, study cases for safety assessment about each phenomena were investigated, and materials & methods and results for each study are analyzed. For analyzing cases for spent nuclear fuel pool accident, we analyzed accident cases caused by loss of cooling and loss of coolant in spent nuclear fuel pool. Subsequently, causes and change of water level and temperature by each accident case are analyzed. As a result of the analysis on study cases of spent nuclear fuel pool accident, the results of the study conducted by each research institute were vary depending on the computer code, materials & methods of experiment and major assumptions used in the study. As a result of analyzing cases for spent nuclear fuel pool accident, it was found that accident cases for loss of cooling is more than cases for loss of coolant accident. Even though the types of accident in spent nuclear fuel pool were similar, the specific causes were different by each accident case. All the accident cases analyzed did not lead to severe accidents, such as nuclear fuel being exposed to the air. The result of this study will be used as fundamental data for study on spent nuclear fuel pool accident that will be conducted in the future.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2011.10a
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pp.331-336
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2011
When the Fukushima nuclear power plant accident occurred in March, a hydrogen explosion in the reactor building at the 4th unit of Fukushima plants lead to a big surprise because the full core of the unit 4 reactor had been moved and stored underwater at the spent nuclear fuel storage pool for periodic maintenance. It was because the potential criticality in the fuel storage pool by coolant loss may yield more severe situation than the similar accident happened inside the reactor vessel. In the paper, the safety state of the spent fuel storage pool and rack structures of the domestic nuclear plants would be reviewed and compared with the Fukushima plant case by engineering viewpoint of potential severe accidents.
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.9
no.4
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pp.231-236
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2011
When the Fukushima nuclear power plant accident occurred in March of 2011, a hydrogen explosion in the reactor building at the 4th unit of Fukushima plants led to a big surprise because the full core of the unit 4 reactor had been moved and stored underwater at the spent nuclear fuel storage pool for periodic maintenance. It was because the possible criticality in the fuel storage pool by coolant loss may yield more severe situation than the similar accident happened inside the reactor vessel. Fortunately, it was assured to be evitable to an anxious situation by a look of water filled in the storage pool later. In the paper, the safety state of the spent fuel storage pool and rack structures of the domestic nuclear plants would be roughly reviewed and compared with the Fukushima plant case by engineering viewpoint of potential severe accidents.
Kusuma, Mukhsinun Hadi;Putra, Nandy;Antariksawan, Anhar Riza;Susyadi, Susyadi;Imawan, Ficky Augusta
Nuclear Engineering and Technology
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v.49
no.3
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pp.476-483
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2017
The decay heat that is produced by nuclear reactor spent fuel must be cooled in a spent fuel storage pool. A wickless heat pipe or a vertical two-phase closed thermosyphon (TPCT) is used to remove this decay heat. The objective of this research is to investigate the thermal performance of a prototype model for a large-scale vertical TPCT as a passive cooling system for a nuclear research reactor spent fuel storage pool. An experimental investigation and numerical simulation using RELAP5/MOD 3.2 were used to investigate the TPCT thermal performance. The effects of the initial pressure, filling ratio, and heat load were analyzed. Demineralized water was used as the TPCT working fluid. The cooled water was circulated in the water jacket as a cooling system. The experimental results show that the best thermal performance was obtained at a thermal resistance of $0.22^{\circ}C/W$, the lowest initial pressure, a filling ratio of 60%, and a high evaporator heat load. The simulation model that was experimentally validated showed a pattern and trend line similar to those of the experiment and can be used to predict the heat transfer phenomena of TPCT with varying inputs.
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.13
no.2
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pp.163-169
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2015
In many nuclear power plant sites in Korea, high density storage racks were installed in the spent fuel pool to expand the spent fuel storage capacity. Nevertheless, the capability of the Hanbit nuclear site will be saturated by 2024. Also, 10 NPPs will reach their design life expiration date by 2029. In the case of the US, SFPI (Spent Fuel Pool Island) operated temporarily as a spent fuel storage option before spent nuclear fuels were transported to an interim storage facility or a final disposal facility. As a spent fuel storage option after shutdown during decommissioning, the SFPI concept can be expected to have the following effects: reduced occupational exposure, lower cost of operation, strengthened safety, and so on. This paper presents a case study associated with the regulations, operating experiences, and systems of SFPI in the US. In conclusion, the following steps are recommended for applying SFPI during decommissioning in Korea: confirmation of design change scope of SFPI and expected final cost, the submission of a decommissioning plan which is reflected in SFPI improvement plans, safety assessment using PSR, application of an operating license change for design change, regulatory body review and approval, design change, inspection by the regulatory body, education and commissioning for SFPI, SFPI operation and periodic inspection, and dismantling of SFPI.
Spent fuel storage pool should maintain its structural integrity and the safety of stored spent fuels against design earthquake load. In this study, the seismic response analysis of the pool with LRB isolation system is performed for two different earthquakes. To investigate the seismic response of the base isolated pool, the analysis results are compared with the responses of conventional type. In conclusion, the base-isolation system is effective to reduce the seismic forces transmitted to the superstructure and the responses, and to secure the safety of the storage pool and stored spent fuel.
The radioactivity in the spent fuel storage pool is calculated to ensure to maintain its concentration below the permissible limit, when the storage capacity of Uljin nuclear power plant unit 1&2 is extended from 9/3 to 32/3 core using consolidated fuels in maximum density rack (MDR). For this evalulation, two models to calculate the spent fuel pool activities on the continuous and intermittent operating its purification system are developed and these results compared, The results of above two cases show that the current water purification system can not guarantee the radioactivity concentration below the design limit, 5$\times$10$^{-4}$$\mu$Ci/ml, for the extention to 32/3 core. Therefore, it has been concluded that a modification of the current purification system is necessary to extend the spent fuel storage capacity with the above method. The alternative way suggested in this study is to increase the number of cation bed demineralizers.
Merino, Alberto Gonzalez;Pena, Luis Costas de la;Gonzalez, Arturo
Nuclear Engineering and Technology
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v.51
no.3
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pp.884-893
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2019
Spent fuel racks are steel structures used in the storage of the spent fuel removed from the nuclear power reactor. Rack units are submerged in the depths of the spent fuel pool to keep the fuel cool. Their free-standing design isolates their bases from the pool floor reducing structural stresses in case of seismic event. However, these singular features complicate their seismic analysis which involves a transient dynamic response with geometrical nonlinearities and fluid-structure interactions. An accurate estimation of the response is essential to achieve a safe pool layout and a reliable structural design. An analysis methodology based on the hydrodynamic mass concept and implicit integration algorithms was developed ad-hoc, but some dispersion of results still remains. In order to validate the analysis methodology, vibration tests are carried out on a reduced scale mock-up of a 2-rack system. The two rack mockups are submerged in free-standing conditions inside a rigid pool tank loaded with fake fuel assemblies and subjected to accelerations on a unidirectional shaking table. This article compares the experimental data with the numerical outputs of a finite element model built in ANSYS Mechanical. The in-phase motion of both units is highlighted and the water coupling effect is detailed. Results show a good agreement validating the methodology.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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