혼합 중요도 시스템은 중요도가 다른 컴포넌트의 조합으로 이루어져 있다. 최근 자동차 시스템과 항공기 시스템에서 사용되는 ISO 26262와 DO-178B 표준에서는 컴포넌트를 중요도에 따라 분류하고 있다. 기존 혼합 중요도 시스템 연구에서는 시스템 모드를 통해서, 효율적이면서 안전한 스케줄링을 추구했다. 이러한 연구의 단점은 고중요도 모드에서 저중요도 작업의 성능저하이다. 이러한 문제를 개선하고자 작업별 중요도 모드를 도입하여 저중요도 작업의 성능을 개선하고 확률적 성능 지표를 설계했다. 시뮬레이션을 통해서 기존 연구 대비 성능 향상 효과를 보였다.
Sensitivity analysis by TSUNAMI clarifies the complex effects of key nuclides on the criticality probability quantitatively. As discussed above, the $K_{eff}$ of $UO_2$ fuel reaches the maximum value with 42w% concentration of intrusion water. The concentration of hydrogen affects the complexity of reaching criticality by its competition between the concentrations of $^{235}U$. Approximately if the weight percent of $H_2O$ in the mixture is less than 42%, the moderation effect of hydrogen surpasses its dilution effect on $^{235}U$. However, the importance of $^{235}U$ increases dramatically when the weight percent of water is bigger than 42%. In the sensitivity evaluation of $UO_2$ fuel employing TSUMAMI, there is a similar crosspoint of the sensitivity of $^{235}U$ and the sensitivity of $^1H$ where the criticality reaches summit. And the optimal water weight percent is determined to be 50%.
The purpose of the critical evaluation of the spent fuel pool (SFP) is to verify that the maximum effective multiplication factor ($K_{eff}$) is less than the critical safety limit at 100% stored condition of the spent fuel with the maximum reactivity. At nuclear power plants, the storage standard of spent fuel, ie, the loading curve, is established to prevent criticality from being generated in SFP. Here, the loading curve refers to a graph showing the minimum discharged burnup versus the initial enrichment of spent fuel. Recently, US NRC proposed the new critical safety assessment guideline (DSS-ISG-2010-01, Revision 0) of PWR SFPs and most of utilities in US is following it. Of course, the licensed criterion of the maximum effective multiplication factor of SFP remains unchanged and it should be less than 0.95 from the 95% probability and the 95% confidence level. However, the new guideline is including the new evaluation methodologies like the application of the axial burnup profile, the validation of depletion and criticality code, and trend analysis. Among the new evaluation methodologies, the most important factor that affects $K_{eff}$ is the axial burnup profile of spent fuel. US NRC recommends to consider the axial burnup profiles presented in NUREG-6801 in criticality analysis. In this paper, criticality effect was evaluated considering three profiles, respectively: i) Axial burnup profiles presented in NUREG-6801. ii) Representative PWR axial burnup profile. iii) Uniform axial burnup profile. As the result, the case applying the axial burnup profiles presented in NUREG-6801 showed the highest $K_{eff}$ among three cases. Therefore, we need to introduce a new methodology because it can be issued if the axial burnup profiles presented in NUREG/CR-6801 are applied to the domestic nuclear power plants without any other consideration.
COVID-19를 겪으면서 광물자원의 공급망 관리 중요성이 극대화되었다. 특히 수요 및 공급 관리가 어려운 광물자원은 우리나라가 적극적으로 추진하고 있는 소재부품산업의 원료확보 차원에서 공급망 관리가 중요하다. 본 연구에서는 광종별로 글로벌 공급위험과 공급위험 발생시 국내 경제적 영향의 유·무형 요인을 정량화하고 위험상태 행렬(criticality matrix-criticality level)을 이용하는 핵심광물을 선정하는 체계를 수립하고 평가를 수행하였다. 독과점성, 생산국가 불안정성, 사회환경정책 규제성, 수입 불안정성, 리스크 대응력, 시장규모, 시장 확장성, 경제적 중요성 등을 평가항목으로 하였다. 국내 신성장 사업에 활용되는 40여종의 광물을 평가하여 15종(Li, Pt, Co, V, REE, Mg, Mo, Cr, Ti, W, C, Ni, Al, Mn, Si)을 핵심광물로 선정하였다. 해당 결과는 자원안보 강화를 위한 정책 수립과 기업의 원료 포트폴리오 구성을 위한 의사결정 등에 활용될 수 있을 것으로 기대한다.
This paper presents the validation of the MCS code for critical safety analysis with burnup credit for the spent fuel casks. The validation process in this work considers five critical benchmark problem sets, which consist of total 80 critical experiments having MOX fuels from the International Criticality Safety Benchmark Evaluation Project (ICSBEP). The similarity analysis with the use of sensitivity and uncertainty tool TSUNAMI in SCALE was used to determine the applicable benchmark experiments corresponding to each spent fuel cask model and then the Upper Safety Limits (USLs) except for the isotopic validation were evaluated following the guidance from NUREG/CR-6698. The validation process in this work was also performed with the MCNP6 for comparison with the results using MCS calculations. The results of this work showed the consistence between MCS and MCNP6 for the MOX fueled criticality benchmarks, thus proving the reliability of the MCS calculations.
경수로 사용후핵연료 수송/저장용기의 핵임계 해석은 사용후핵연료내의 악티나이드핵종 및 핵분열생성물 함유량에 대한 불확실성을 이유로 신연료로 가정된 가상의 연료를 선정하여 평가해오고 있다. 그러나 이러한 평가방법은 용기 설계 시 과도한 임계여유도를 유도하여 경제적 손실을 유발할 수 있는 단점이있다. 이와 같은 단점을 극복하기 위하여 최근 연소도이득효과(burnup credit, BUC)를 반영한 수송저장용기의 설계 및 상용화를 위한 연구가 추진되었다. 이에 본 연구에서는 한국원자력환경공단에서 개발중인 금속겸용용기를 대상으로 연소도 이득효과적용 시 핵임계 안전성(criticality safety)에 영향을 미칠 것으로 예상되는 '노심 운전인자', '축방향 연소도 분포', '오장전 사고상황'에 대하여 핵임계 평가를 수행하였다. 그 결과 노심운전인자 중 저농축, 고연소도일 때 비출력에 따른 핵임계 변화가 크게 평가되었으며, 고연소도 사용후핵연료에서 End effect가 양의 값을 나타내었다. 특히 오장전에 의한 유효증배계수는 최대 0.18467증가하였으므로, 연소도이득효과를 적용 할 경우 필수고려사항임을 확인하였다. 본 연구결과는 국내모델(금속겸용용기)의 연소도 이득효과 적용기술 개발 및 사용 후핵연료 장전 시 일어날 수 있는 오장전 사고를 방지하기 위한 운영절차 개발에 참고자료로 활용될 수 있다.
우리나라의 희유금속 수입액은 6,034 백만불에 달하나 국내 희유금속 자급률은 1% 수준에 불과하여 효율적인 비축제도의 운영이 필요하다. 이에 본 연구에서는 효율적인 비축전략 수립을 위해 비축 대상이 되는 희유금속의 유 무형 위험 요인을 정량화하여 비축 적정성을 평가할 수 있는 체계를 수립하였다. 본 연구에서 개발한 모형은 중장기적인 관점에서 기술변화와 시장변화에 맞추어 우선 비축이 요구되는 희유금속을 선별하고 비축정책의 방향성을 제시하는데 그 목적이 있다. 모형을 통해 도출된 평가결과는 위험상태 행렬(criticality matrix)로 표현되어 희유금속의 안보수준을 정량적으로 측정할 수 있으며 상대비교를 가능케 한다. 따라서 향후 정책수립에 있어 본 논문에서 제안한 모형이 활용된다면 보다 효율적인 비축정책 수립이 가능할 것으로 기대된다.
The reliability of catenary system is very important for uninterrupted train operation as it supplies electric power to train without redundant facilities. This paper provides a systematic approach to the reliability analysis of the catenary system based on FMECA procedures defined by global standards such as MIL Std 1692a and IEC 60812. Field failure data collected from the operation and maintenance of high-speed railway catenary system for 9 years are used to derive critical failure modes and to evaluate the criticality of the failure modes. Evaluation of the criticality are carried out by quantitative procedures defined by MIL Std 1692a and by criticality matrix defined by IEC 60812. FMECA results suggests that three critical failure modes should be checked carefully during maintenance work, which include strand break of dropper and voltage equalizing wire, power supply failure of feeder. Maintenance procedure of catenary system in order of importance is suggested too. These results can be applied to maintenance planning and design of catenary system to improve the reliability of electric railway system.
The International Criticality Safety Benchmark Evaluation Project (ICSBEP) is under way for the purpose identifying, evaluating, and compiling benchmark critical experiment data into a standardized format that allows criticality analysts to easily use the data to validate calculational methods and cross sections. As part of this activity, PNL30-35 experiments, which had been adopted as benchmark problems by CSEWG in 1970s, were reevaluated, which results in some additions and modifications: changes in fuel number density, modification to the experimental keff, modifications to the soluble boron concentration for PNL-31, and addition of an uncertainty in the benchmark-model k$_{eff}$./.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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