Radon is a radioactive gas produced from the uranium-238 series. Radon gas affects public health and is the second cause of lung cancer. The study samples were collected from one area of the city of Jazan, southwest of the Kingdom of Saudi Arabia. The influence of engineering and physical parameters on the emanation coefficient of gas and other gas parameters was studied. Parameters for radon were measured using a CR-39 Solid-State Nuclear Track Detector (SSNTD) through a sealed emission container. The results showed that the emanation coefficient was affected directly by the change in the grain size of the soil. All parameters of measured radon gas have the same behavior as the emanation coefficient. The relationship between particle size and emanation coefficient showed a good correlation. The values of the emanation coefficient were inversely affected by the mass of the sample, and the rest of the parameters showed an inverse behavior. The results showed that increasing the volume of the container increases the accumulation of radon sons on the wall of the container, which increases the emission factor. The rest of the parameters of radon gas showed an inverse behavior with increasing container size. The results concluded that changing the engineering and physical parameters has a significant impact on both the emanation coefficient and all radon parameters. The emanation coefficient affects the values of the radiation dose of an alpha particle.
The uranium nuclear fuel used in nuclear power generation needs to be replaced with new fuel after a certain period. In South Korea, the spent nuclear fuel generated during this process is temporarily stored within the nuclear power plant site, and there are ongoing issues with the saturation of storage capacity. To address these problems, the South Korea government has established a plan to manage high-level radioactive waste, including provisions for securing interim storage facilities. An interim storage facility is designed to safely store spent nuclear fuel for certain period before its permanent disposal. This study analyzed leading international cases of interim storage facilities that are technically feasible and can reduce the operating period of temporary storage facilities for spent nuclear fuel within nuclear power plant sites. It also presented the technical concepts required for the operation of interim storage facilities for spent fuel from PWR(Pressurized Water Reactor), reflecting the situation in South Korea.
In this research, a detailed analysis of the decay heat contributions of both actinides and non-actinides (fission fragments) from spent nuclear fuel (SNF) was made after 50 GWd·tHM-1 burnup of fresh uranium fuel with 4.5% enrichment lasted for 1,350 days. The calculations were made for a long storage period of 300 years divided into four sections 1, 10, 100, and 300 years so that we could study the decay heat and physical disposal ratios of radioactive waste in medium- and long-term storage periods. Fresh fuel burnup calculations were made using the code MCNP, while isotopic content and then decay heat were calculated using the built-in stiff equation solver in the MATLAB code. It is noted that only around 12 isotopes contribute more than 90% of the decay heat at all times. It is also noted that the contribution of actinides persists and is the dominant ether despite decreasing decay heat, while the effect of fission products decreases at a very rapid rate after about 40 years of storage.
Democratic People's Republic of Korea (DPRK) has produced weapon-grade plutonium in a graphite-moderated experimental reactor at the Yongbyon nuclear facilities. The amount of plutonium produced can be estimated using the Graphite Isotope Ratio Method (GIRM), even without considering specific operational histories. However, the result depends to some degree on the operational cycle length. Moreover, an optimal cycle length can maximize the number of nuclear weapons made from the plutonium produced. For conservatism, it should be assumed that the target reactor was operated with an optimal cycle length. This study investigated the optimal cycle length using which the Calder Hall MAGNOX reactor can achieve the maximum annual production of nuclear weapons. The results show that lower enrichment fuel produced a greater number of critical plutonium spheres with a shorter optimal cycle length. Specifically, depleted uranium (0.69wt%) produced 5.561 critical plutonium spheres annually with optimal cycle lengths of 251 effective full power days. This research is crucial for understanding DPRK's potential for nuclear weapon production and highlights the importance of reactor operational strategy in maximizing the production of weapons-grade plutonium in MAGNOX reactors.
Mohamed Hasabelnaby;Mohamed Y. Hanfi;Hany El-Gamal;Ahmed H. El Gindy;Mayeen Uddin Khandakerf;Ghada Salaheldin
Nuclear Engineering and Technology
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제56권9호
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pp.3898-3903
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2024
There is a lack of available data on the radioactivity levels of these materials, despite the potential risks they may pose to patients, dental technicians, and dentists. A total of forty samples were collected from different dental markets in Egypt. Using an NaI(Tl) detector, the gamma-ray spectrometer measured the activity levels of uranium-238, radium-226, thorium-232, and potassium-40. The findings revealed that the mean concentration of 238U (below the minimum detectable activity, MDA), 226Ra (135 ± 5 and 132 ± 5 Bq/kg), 232Th (187 ± 4 and 243 ± 8 Bq/kg), and 40K (1560 ± 52 and 2501 ± 89 Bq/kg) in feldspar and zirconia (ZrO2) dental ceramic samples, respectively, were all within the limits established by the International Organization for Standardization (ISO) and the European Commission (EC). The use of feldspar and zirconia dental ceramics to restore all teeth would result in an estimated maximum beta dose of 1.5 mGy/year to the oral tissue. The results suggest that there is no cause for concern regarding any additional beta dose to the oral cavity from the use of feldspar and zirconia dental ceramics.
This research article introduces a study regarding the uncertainties treatment during severe accidents for Pressurized Heavy Water Reactors (PHWRs). The present study is focused upon the unmitigated Station BlackOut (SBO) accident analysis for a CANada Deuterium Uranium (CANDU) type reactor emphasizing the impact of the uncertainties treatment on the relevant key timings of the SBO accident progression through different approaches for the uncertainty parameters' Probabilistic Distribution Functions (PDFs). A comparison between the sensitivity analysis results is provided in the present research study. The uncertainty analysis is performed with the RELAP/SCDAPSIM code with the Integrated Uncertainty Analysis (IUA) package from the code. Results from the research would support the advancements on the best-practices for uncertainty analyses with respect to the parameter's uncertainties distribution functions. Data dispersion is a key element for the realistic quantification of uncertainties in nuclear power plant safety analyses, including severe accidents.
A procedure for minimizing the environmental burden and maximizing the efficiency of storage sites used for the final disposal of spent fuel has been proposed. In this procedure, fission products (highly mobile and producing heat) are collected, and uranium and TRU-RE (transuranium-rare earth) oxide are independently stored. The possibility and applicability of radiation measurement for monitoring the nuclear materials effectively throughout the process has been simulated and evaluated. For the simulation, the properties of the chemical processes were analyzed, the major radiation emitters were determined, and the production of nuclear materials by chemical reactions were evaluated. In each process, the content of nuclear material was changed by up to 20% to represent abnormal conditions. The results showed that the plutonium peak was matched with the change in the TRU content and the measured signal was changed linearly with respect to the content change of the plutonium. From the neutron measurement, a linear response of the TRU content variation was obtained. In addition, a logic diagram was developed for the nuclear monitoring. The integration of radiation detections is recommended for monitoring the process effectively and efficiently.
치악산 편마암복합체에서 방사성원소를 포함하고 있는 광물을 파악하고, 주변 지하수에 포함되어 있는 방사선원소(우라늄)와의 연관성을 확인하고자 암석학적 및 광물 화학 분석을 수행하였다. 현미경 및 전자현미경 분석 결과, 주 구성광물은 사장석, 흑운모, 석영, 알칼리장석, 녹니석 그리고 방해석이며, 부수광물은 스펜, 갈렴석, 인회석, 저어콘, 토라이트, 티탄철석, 황철석 그리고 방연석 등 총 14종을 확인하였다. 토라이트의 경우 거정의 갈렴석 내 ~1 mm의 크기로 소량 관찰된다. 희토류 원소를 많이 포함하고 있는 갈렴석은 각기 다른 3 가지 산출양상을 보인다. EPMA 분석 결과, 거정의 갈렴석에서는 TiO2~1.70 wt.%, Ce2O3~11.86 wt.%, FeO~13.31 wt.%, MgO~0.90 wt.% 그리고 ThO2~1.06 wt.% 원소들의 함량이 높게 나타나며, Al2O3 17.35 ± 2.15 wt.% (n = 7), CaO 12.13 ± 1.81 wt.% (n = 7) 평균 함량이 가장 낮은 값을 보인다. 티탄철석을 둘러싸고 있는 스펜 집합체의 가장자리에 존재하는 갈렴석은 Al2O3~24.00 wt.%, Nd2O3~5.10 wt.%, Sm2O3~0.66 wt.%, Dy2O3~0.86 wt.% 그리고 Y2O3~1.38 wt.% 원소들의 함량이 높게 나타나며, TiO2 0.35 ± 0.21 wt.% (n = 11), Ce2O3 5.25 ± 1.03 wt.% (n = 11), FeO 9.84 ± 0.26 wt.% (n = 11), MgO 0.12 ± 0.05 wt.% (n = 11) 그리고 La2O3 1.49 ± 0.29 wt.% (n = 11) 등과 같이 평균 함량이 가장 낮은 값을 보인다. 모암의 기질부에서 관찰되는 갈렴석의 화학성분은 앞서 설명한 갈렴석의 중간 정도의 값을 가진다. 연구대상인 치악산 편마암복합체 내 미그마타이트질 편마암에는 주목할 만큼의 우라늄 함량을 가지는 광물이 발견되지는 않았다. 따라서 지하수에서 나타나는 우라늄의 기원과 주변 지질과의 연관성을 명확하게 밝혀내지는 못했다. 하지만 방사성 원소인 토륨 원소 및 희토류 원소를 다량 포함하는 갈렴석이 풍부하게 존재하는 것이 이번 연구결과로 확인되었다.
우라늄($^{238}U$)의 붕괴과정에서 생성되는 방사성기체인 라돈($^{222}Rn$)은 발생원 중 토양에서 85 % 이상으로 토양의 공극률이 클수록 토양 밖으로 방출할 수 있는 가능성이 많은 동위원소이다. 라돈으로부터 인체를 보호하기 위해서 적절한 대책을 세우는데 무엇보다도 정확한 측정기술의 개발이 선행되어야 한다. 이에 본 연구는 고순도게르마늄(HPGe) 검출기를 이용한 감마선 분광분석법으로 라돈을 측정할 경우에는 불안정한 자연방사능의 백그라운드 문제를 줄일 수 있고, 라듐과 라돈의 딸 핵종들을 방사평형에 이르게 한 후 라돈 농도를 측정하였으며, 토양시료에서의 감마선 방출핵종 및 에너지 스펙트럼을 분석하였다.
요르단 수출용 연구용 원자로(JRTR, Jordan Research and Training Reactor)에 사용되는 판형핵연료(Plate-type-fuel)의 부수로를 모의하는 좁은 사각 유로에서 하향류 유동 조건의 임계열유속(CHF, Critical Heat Flux) 실험 연구가 수행되었다. 실험은 연구용 원자로 인허가 요건을 만족하는 유동 조건에서 수행되었으며 크기가 다른 두 가지 시험부를 이용하였다. 두 시험부는 각각 피션몰리(Fission moly) 우라늄 타겟의 부수로와 판형핵연료의 부수로를 모의하며 모두 원형과 같은 크기로 제작되었다. 각 시험부에 대해 임계열유속 실험이 수행되었으며 이를 통해 임계열유속에 영향을 주는 변수를 분석하였다. 그리고 실험결과를 기존의 임계열유속 모델과 비교하였으며 모델의 예측 정확도를 제시하였다. 이를 통해 좁은 사각 유로 내 하향류 유동 조건에서의 임계열유속 예측에 대한 기존 모델의 적용성을 분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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