• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.157-164
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• 2007

고준위폐기물을 지하 500m의 화강암 암반의 처분장에 장기간(약 10,000년 동안) 처분 시 폐기물에서 발생하는 열에 의하여 처분용기 및 처분용기를 감싸고 있는 주위 구조물(벤토나이트 버퍼, 암반 등)의 처분시간 경과에 따른 온포분포 변화를 알아내는 것은 처분장 설계를 위하여 매우 중요하다. 본 논문에서는 수치해석기법을 이용하여 고준위폐기물에서 발생하는 열에 의한 처분용기 및 벤토나이트 버퍼, 처분동굴을 포함하는 복합구조물의 온도분포 변화를 구하였다. 특히 처분 후 500년의 처분시간 경과에 따른 복합구조물의 온도분포 해석을 수행하여 온도분포 변화를 구하였다. 시간에 따른 온도분포 변화에 대한 해석결과를 분석한 결과 처분장 각 구성부분별로 차이는 있으나 처분초기부터 구성부분별로 각각 다르게 온도가 증가하는데 가장 늦은 부분은 150년까지 완만하게 온도가 증가하다가 그 이후에는 온도가 서서히 감소하는 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2000년도 봄 학술발표회논문집
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• pp.77-84
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• 2000

In this paper, the stress analysis of the cast iron insert of spent nuclear fuel disposal canister in a deep repository at 500m underground is done for the underground pressure variation. Since the nuclear fuel disposal usually emits much heat and radiation, its careful treatment is required. And so a long term safe repository at a deep bedrock is used. Under this situation, the canister experiences some mechanical external loads such as hydrostatic pressue of underground water, swelling pressure of bentonite, sudden rock movement etc.. Hence, the canister should be designed to withstand these loads. The cast iron insert of the canister mainly supports these loads. Therefore, the stress analysis of the cast iron insert is done to determine the design variables such as the diameter versus length of canister and the number and array type of inner baskets in this paper, The linear static structural analysis is done using the finite element analysis method. And the finite element analysis code, NISA, is used for the computation.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제26권5호
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• pp.359-371
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• 2013

본 논문은 두 편으로 구성된 사고로 지면에 추락낙하 충돌하는 고준위폐기물 처분용기에 대한 기구동역학 해석 논문 중 첫 번째 논문으로 기구동역학 해석에 대한 일반 이론연구를 수행하였다. 이를 통하여 고준위폐기물 처분용기의 구조 안전성 설계에 요구되는 처분용기 처분 시 사고로 추락낙하 하여 지면과 충돌하는 경우 처분용기에 가해지는 충격력을 이론적으로 구하고자 하였다. 이론 연구의 주된 내용은 다물체 동역학의 운동방정식에 관한 것이며 이를 토대로 다물체간 충돌 시 발생하는 충격력을 구하는 문제를 이론적으로 다루었다. 이렇게 이론적으로 구한 충격력을 처분장에서 처분용기 운송 시 운반차량에서 사고로 추락낙하 하여 지면과 충돌하는 처분용기에 발생하는 충격력을 구하는 문제에의 적용을 검토하였다.

• 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.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권2호
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• pp.75-86
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• 2019

원자력발전의 최대 걸림돌은 사용 후 핵연료인 고준위폐기물이다. 높은 방사능과 발생하는 열은 사용 후 핵연료의 안전한 처분을 어렵게 하고 있다. 현재 유일한 처리방법은 심지층 처분기술이다. 본 논문은 이와 같은 심지층 처분기술의 핵심기술 중의 하나인 처분용기의 구조안전성 설계문제를 다루고 있다. 특히 처분장에서 처분용기 처분 시 사고로 운송차량에서 추락낙하 하여 지면과 충돌하는 경우 처분용기에 가해지는 충격력에 의하여 처분용기에 발생하는 응력 및 변형에 대한 비선형구조해석을 수행하였다. 해석의 주된 내용은 심지층 처분장에서 운반차량으로 처분용기 운반 중 사고로 추락낙하 하여 지면과의 충돌 시에 처분용기에 가해지는 충격력을 기구동역학해석 상용 컴퓨터코드인 RecurDyn으로 구하고 이 충격력에 의하여 처분용기에 발생하는 응력 및 변형을 유한요소 정적 구조해석 상용 컴퓨터코드인 NISA를 이용하여 구한 것이다. 해석결과는 충돌 충격 시간 중 발생하여 처분용기에 가해지는 충격력에 의하여 처분용기, 특히 처분용기의 위 덮개 혹은 아래 덮개에 큰 응력과 대변형이 발생함을 보여주고 있다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권9호
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• pp.3950-3960
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• 2024

As a solution to the problem of spent nuclear fuels (SNFs), the disposal of SNF has gained attention from nations using nuclear energy because of hazards posed to the ecosystem. Among many proposed solutions, the most promising method is to dispose of SNF in a deep geological repository (DGR) which utilizes the multi-barrier concept developed by Finland and Sweden. Here, a new fully-coupled Thermal-Hydraulic (TH) code HADES (High-level rAdionuclide Disposal Evaluation Simulator) is developed using the MOOSE framework. This new code suggests basic numerical tools, such as a non-linear solver and finite element discretization, to assess the safety performance of disposal systems. The new TH code considered various TH behavior using Richards' flow approach, assuming gas pressure is constant. The HADES showed promising results when it was compared to various TH codes validated from DECOVAELX-THMC projects. When the single-canister model was utilized to estimate the TH behavior of the Korean Reference disposal System, although it showed significant saturation reduction due to the evaporation of water, the temperature was maintained under the thermal criteria limit, which is 100 ℃. In addition, the new code estimated temperature and degree of saturation of the multi-canisters model, considering two or three canisters, it showed a slightly lower temperature, 5 ℃, than the single-canister model. From these results, the following are concluded: (1) the new TH code contribute to an additional integrity by estimating TH behavior of KRS; (2) however, due to limitations in single-canister simulation, it is recommended to use multi-canisters simulation to estimate TH behavior accurately. Therefore, this model is anticipated not only to help licensing applications and estimation of various multi-physics phenomena and multi-canister at the disposal site.

• 터널과지하공간
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• 제7권1호
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• pp.39-50
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• 1997

Reference concepts for the disposal of spent nuclear fuel and the current status of underground rock laboratory were studied. An analysis to simulate the deep disposal of spent nuclear fuel in saturated rock mass was conducted. Main input parameters for numerical study were determined based on the KBS-3 concept. A series of results showed that the temperature distribution around a cavern reached the maximum value at about 10 years after the emplacement of spent fuel. The maximum temperature at the surface of canister was more than about 12$0^{\circ}C$ at about 4 years. This temperature was not much higher than the temperature criteria to meet the performance criteria of an artificial barrier in the KBS-3 concept. The maximum upward displacement due to the heat generation of spent fuel was about 0.9cm at about 10 years after the emplacement of spent fuel. It turned out that the vertical displacement became smaller with the decrease in heat generation of a canister. The quantity of groundwater inflow into a disposal tunnel increased by about 1.6 times at 20 years after the emplacement of spent fuel with the increase of pore pressure around a cavern.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제30권5호
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• pp.415-425
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• 2017

고준위폐기물 처분용기를 처분장에서 처분 시 사고로 운송차량에서 추락낙하 하여 지면과 충돌하는 경우 처분용기에 가해지는 충격력에 의해 처분용기에 응력이 발생한다. 본 논문에서는 고준위폐기물 처분용기의 구조안전성 설계과정의 일환으로 이와 같은 충격력에 의하여 여러 가지 처분용기 모델에 발생하는 응력에 대한 비교연구를 수행하였다. 연구의 주된 내용은 이와 같은 비교연구를 통하여 구조적으로 건전한 처분용기의 설계에 관한 것이다. 처분장에서 운반차량으로 처분용기 운반 중 사고로 추락낙하 하여 지면과의 충돌 시에 처분용기에 가해지는 충격력은 기구동역학해석 상용 컴퓨터코드인 RecurDyn으로 구하였다. 이렇게 구한 충격력에 의하여 여러 가지 처분용기 모델에 발생하는 응력 및 변형은 유한요소해석상용 컴퓨터코드인 NISA를 이용하여 구하였다. 이 응력과 변형 값들의 비교 검토를 통하여 구조적으로 건전한 처분용기에 대한 연구를 수행하였다. 연구결과 처분용기 내부 고준위폐기물 다발을 감싸는 외곽 벽의 두께가 두꺼워 질수록 또는 처분용기의 직경이 커질수록 처분용기에 발생하는 응력이 커지는 것을 알 수 있었다. 그러나 처분용기에 가해지는 충격력도 처분용기의 직경이 커짐에 따라 증가하였다. 그럼에도 불구하고, 단위 충격력 당 발생하는 변형의 크기는 직경이 증가함에 따라 감소하였다. 따라서 결론적으로 직경이 증가할수록 처분용기는 구조적으로 건전함을 알 수 있었다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제11권4호
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• pp.303-309
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• 2013

사용후핵연료의 지층처분의 대안으로 심부시추공을 설치하여 지하 3-5 km 구간에 사용후핵연료를 처분하는 개념이 여러나라에서 제시된 바 있다. 특히 미국 샌디아국립연구소의 최근 연구 결과를 분석하고, 국내 적용을 위한 한국형 캐니스터 디자인과 심부시추공 디자인 개념을 처분 소요 면적과 함께 제시하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권5호
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• pp.469-481
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• 2016

본 논문에서는 강체 간 충돌에 의해 발생하는 충격력을 얻는 수학적 방법이 이론적으로 연구되었다. 이 이론적 방법은 사고로 지면에 추락낙하 하는 고준위폐기물 처분용기에 가해지는 충격력을 구하는 데에 적용되었다. 이 연구로부터 고준위폐기물 처분용기의 구조 안전성 설계에 요구되는 충격력이 이론적으로 유도되었다. 이론연구의 주된 내용은 두 강체의 충돌 시 강체운동학과 운동방정식에 관한 것이다. 이를 토대로 두 물체 간 충돌 시 발생하는 충격력을 구하는 일반적인 충격이론이 개발되었다. 이 충격이론을 처분장에서 처분용기 운송 시 운반차량에서 사고로 추락낙하 하여 지면과 충돌하는 처분용기에 발생하는 충격력을 구하는 문제에 적용하여 충격력에 대한 수학적 근사해를 이론적으로 구하였다. 동시에 컴퓨터코드를 이용한 수치해석을 수행하여 구한 수치해를 수학적 근사해와 비교하였다.