Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.14
no.1
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pp.35-44
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2016
Leading national R&D project to design a PWR spent nuclear fuel interim dry storage system that has been under development since mid-2009, which consists of a dual purpose metal cask and concrete storage cask. To ensure the safe operation of dry storage systems in foreign countries, major confinement monitoring techniques currently consist of pressure and temperature measurement. In the case of a dual purpose metal cask, a pressure sensor is installed in the interspace of bolted double lid(primary and secondary lid) in order to measure pressure. A concrete storage cask is a canister based system made of double/redundant welded lid to ensure confinement integrity. For this reason, confinement monitoring method is real time temperature measurement by thermocouple placed in the air flow(air intake and exit) of the concrete structure(over pack and module). The use of various monitoring technologies and operating experiences for the interim dry storage system over the last decades in foreign countries were analyzed. On the basis of the analysis above, development of the confinement monitoring technology that can be used optimally in our system will be available in the near future.
The Korean 2nd basic plan for management of high-level radioactive waste presented a plan to manage spent nuclear fuel through dry storage facilities in NPP on-site. For the construction and operation of the facility, it is necessary to develop the monitoring system of the integrity of spent nuclear fuel before operation. NUREG-1536 recommends that the theoretical cask array, typically in the 2×10 array, should account for shadowing effect among the dry storage casks. The objective of this study was to evaluate neutron flux accounting for shadowing effect among dry storage casks. The neutron release rate was evaluated using ORIGEN based on the design basis fuel condition. And the simulation of dry storage casks and evaluation of the shadowing effect were performed using MCNP. Shadowing effect of other dry storage casks was the highest at the center of the dry storage facility of the 2×10 array compared with the outside of the cask. The shadowing effect of neutron flux on the surface among the metal casks was approximately 18% at point 1, 23% at point 2, and 43% at point 3. For the concrete casks, the shadowing effect of neutron flux on the surface was approximately 46% at point 1, 51% at point 2, and 52% at point 3. This means that correction is necessary to monitor the integrity of spent nuclear fuel in each dry storage cask through evaluation of shadowing effect. The results of this study will be used for comparative analysis of neutron measurement data from spent nuclear fuels in dry storage cask. Additionally, the neutron flux evaluation procedure used in this study could be used as the basic data of safety assessment of dry storage cask and development of safety guide.
Spent nuclear fuel generated at nuclear power plants must be safely stored during interim storage periods. A dry storage cask to safely store the spent nuclear fuel should be able to adequately emit the decay heat from the spent nuclear fuel. Therefore, heat removal tests using a half scale dry storage cask have been performed to estimate the heat transfer characteristics of a dry storage cask under normal, off-normal, and accident conditions. In the normal condition, the heat transfer rate to an ambient atmosphere by convective air through a passive heat removal system reached 83%. Accordingly, the passive heat removal system is designed well and works adequately. In the off-normal condition, the influence of a half blockage in the inlet on the temperature appears minimal. In the accident condition, the temperature rose for 12 hours after the accident, but the temperature rise steadied after 36 hours.
As an at-reactor(AR) storage method o( spent fuel, there are horizontal concrete module type, metal storage cask type, concrete storage cask type, dual purpose (transportation and storage) cask type and multi-purpose (transportation, storage and disposal) cask type. All other types except multi-purpose one have been already used for AR dry storage of spent fuels after obtaining operation license in various foreign countries. Also the development of multi-purpose type has been continued for operation license. In America, Japan, Germany, Canada, Spain, Switzerland, and Czech Republic, etc., AR dry storage facilities are under operation or on propulsion, and spent fuels are transported to interim storage facility or reprocessing plant after dry storage at reactor temporarily. At Wolsung site, in case of Korea, concrete silo type has already been introduced, and it is believed to be inevitable to store spent fuels at reactor temporarily, considering the reality that storage capacity of spent fuel is approaching to the limit in some nuclear power plants. In this report, the system characteristics, design requirements, technical standards and status of AR storage system, which is suitable for domestic site such as Kori, have been studied. In most cases, the licensed period of storage cask is limited up to 20 years and the integrity of material and maintenance of leaktightness are required during the whole service life.
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.21
no.4
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pp.503-516
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2023
A transfer cask serves as the container for transporting and handling canisters loaded with spent nuclear fuels from light water reactors. This study focuses on a cylindrical transfer cask, standing at 5,300 mm with an external diameter of 2,170 mm, featuring impact limiters on the top and bottom sides. The base of the cask body has an openable/closable lid for loading canisters with storage modules. The transfer cask houses a canister containing spent nuclear fuels from lightweight reactors, serving as the confinement boundary while the cask itself lacks the confinement structure. The objective of this study was to conduct a structural analysis evaluation of the transfer cask, currently under development in Korea, ensuring its safety. This evaluation encompasses analyses of loads under normal, off-normal, and accident conditions, adhering to NUREG-2215. Structural integrity was assessed by comparing combined results for each load against stress limits. The results confirm that the transfer cask meets stress limits across normal, off-normal, and accident conditions, establishing its structural safety.
In this paper, a novel analytical method, Max-Min Approach (MMA), has been presented and applied to consider the nonlinear vibration of dry cask storage systems. The nonlinear governing equation of the structure has been developed using the shell theory. The MMA results are compared with numerical solutions derived by Runge-Kutta's Method (RKM). The results indicate a satisfying agreement between MMA and numerical solutions. Parametric studies have been conducted on the nonlinear frequency of dry casks. The phase-plan of the problem is also presented and discussed. The proposed approach can potentially ca be extended to highly nonlinear problems.
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.16
no.2
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pp.271-279
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2018
During the seven years from 2009 to 2016, PWR SNF (spent nuclear fuel) transportation and storage systems suitable for domestic conditions were developed by the government to cope with the saturation of wet storage capacity in NPPs. One of the developed systems is a multipurpose metal cask applicable for transportation/storage; the other is a concrete cask dedicated to storage. Efficient cask technologies were secured utilizing the characteristics and experience of relevant industrial, academic and research institutes. Technological independence was also achieved through several patent registrations of research outcomes. To prepare for a rapid increase of demand in the near future, technology transfer of secured patents and technologies to the domestic industry was carried out twice in the years of 2016 and 2017.
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.16
no.4
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pp.455-472
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2018
It is important to study how to manage dry storage casks of spent nuclear fuels (SNF), because wet storage spaces for SNF will shortly be at full capacity in the Republic of Korea. The US has operated a dry storage cask system for several decades, and has carried out significant studies into how to successfully manage dry storage cask for SNF. This type of expertise and experience is currently lacking in the Republic of Korea. The degradation of dry casks is an important issue that must be considered. In particular, chloride-induced stress corrosion cracking (CISCC) is known to lead to the release of radioisotopes from canisters. The U.S. Department of Energy, U.S. Nuclear Regulatory Commission, and the Electric Power Research Institute have undertaken research into the CISCC mechanism. In addition, Sandia National Laboratories (SNL) has extensively researched CISCC and how to manage it in dry storage canisters. In this review paper, the probabilistic model proposed by the SNL is analyzed and, based on this model, US-based CISCC research is reviewed in detail. This paper will inform the management of dry cask storage of SNF from light water reactors in austenite stainless steel canisters in the Republic of Korea.
This study investigated natural convection flow behavior in airflow path designed in concrete dry storage cask to remove the decay heat from spent nuclear fuels. Using FLUENT 16.1 code, thermal analysis for natural convection was carried out for three dimensional, 1/4 symmetry model under the normal condition that inlet ducts are 100% open. The maximum temperatures on other components except the fuel regions were satisfied with allowable values suggested in nuclear regulation-1536. From velocity and temperature distributions along the flow direction, the flow behavior in horizontal duct of air inlet and outlet duct, annular flow-path and bent pipe was delineated in detail. Theses results will be used as the theoretical background for the composing of airflow path for the designing of passive heat removal system by understanding the flow phenomena in airflow path.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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