• Nuclear Engineering and Technology
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• 제23권2호
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• pp.165-173
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• 1991

가압경수로의 사용후핵연료를 CANDU 원자로에 재순환시키는, 이른바, 탄뎀 핵연료주기가 본 연구에서 다루어졌다. 이러한 방식으로 가압경수로의 사용후핵연료를 활용하는 것은 우라늄자원의 이용을 개선시킬뿐만 아니라 사용후핵연료 저장능력의 부족도 다소 해결할 수 있을 것이다. 핵연료를 재순환 시키는데 있어서는 CANDU 원자로의 수정을 최소화하는 방향으로 연구가 진행되었으며 본 연구에서는 9종의 핵연료가 고려되었다. 탄뎀 핵연료는 크게 핵연료재가공과 노심재구성의 두 분야로 나뉘어지는데, 핵연료 재가공의 경우, 가압경수로의 사용후핵연료는 처리되고 현재의 37 봉형 격자구조인 핵연료 다발에 맞도록 다시 성형가공되며 노심재구성의 경우, 가압경수로 사용후핵연료는 단지 격자 구조를 해체하고 CANDU의 격자길이에 맞춰 재구성만 된다. 각 탄뎀 핵연료 옵션에 대하여, 허용연소도와 출력분포를 계산하기 위해 노심연소계산이 수행되었다. 또한 경제성에 대한 접근으로 각 핵연료 옵션에 대한 핵주기비가 계산되었다. 그 결과 본 연구에서 다루어진 대부분의 탄뎀 핵연료 옵션이 경제성이 있었을 뿐만 아니라 기술적인 타당성이 있었다.

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2004년도 Proceedings of the 4th Korea-China Joint Workshop on Nuclear Waste Management
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• pp.191-204
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• 2004

The research and development of effective management technologies of the spent fuels discharged from power reactors are an important and essential task of KAERI. In resent several years KAERI has focused on a project named "development and demonstration of the Advanced spent fuel Conditioning Process (ACP) in a laboratory scale." The Facility for ACP demonstration consists of two Hot Cells and auxiliary facilities. It is now in the final design stage and will be constructed in 2004. After construction of the facility the ACP equipments will be installed in Hot Cells. The ACP will be demonstrated by some simulated spent fuels first and then by spent fuels.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제33권2호
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• pp.231-240
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• 2001

When it is assumed that PWR, CANDU and DUPIC spent fuels are disposed of in deep geological repository, consequent annual individual doses are calculated, and it is shown that doses meet the regulatory limit. From these results, the hazardous radionuclides applicable to partitioning and transmutation are selected. These selected radionuclides such as Tc-99, Ⅰ-129, Cs-135 and Np-237 are then reviewed in terms of partitioning and transmutation. Separation of I-129, Np-237 and Tc-99 from spent fuels is considered desirable, and transmutation of these radionuclides results in remarkable hazard reduction. However, it is concluded that separation and transmutation of Cs-135 may be ineffective although it is classified into a hazardous radionuclide.

• 방사성폐기물학회지
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• 제20권2호
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• pp.231-241
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• 2022

Several countries, including Korea, are considering the direct disposal of spent nuclear fuels. The radiological safety assessment results published after a geological repository closure indicate that the instant release is the main radiation source rather than the congruent release. Three Safety Case reports recently published were reviewed and the IRF values of seven long-lived radionuclides, including relevant experimental results, were compared. According to the literature review, the IRF values of both the CANDU and low burnup PWR spent fuel have been experimentally measured and used reasonably. In particular, the IRF values of volatile long-lived nuclides, such as ¹²⁹I and ¹³⁵Cs, were estimated from the FGR value. Because experimental leaching data regarding high burnup spent nuclear fuels are extremely scarce, a mathematical modelling approach proposed by Johnson and McGinnes was successfully applied to the domestic high burnup PWR spent nuclear fuel to derive the IRF values of iodine and cesium. The best estimate of the IRF was 5.5% at a discharge burnup of 55 GWd tHM^-1.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2005년도 추계학술대회 논문집
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• pp.470-473
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• 2005

Spent nuclear fuels are regarded as a high level radioactive waste and they will be disposed in a deep geological repository. To maintain the safety of the repository for hundreds of thousands of years, the spent fuels are encapsulated in a disposal canister and the canister containing spent fuels should have the structural integrity and the corrosion resistance below the several hundreds meters from the ground surface. In this study, the concept of the spent fuel encapsulation process and the process equipment fur deep geological disposal were established. To do this, the design requirements, such as the functions and the spent fuel accumulations, were reviewed. Also, the design principles and the bases were established. Based on the requirements and the bases, the encapsulation process and the equipment from spent fuel receiving process to transferring canister into the underground repository including hot cell processes was established. The established concept of the spent fuel encapsulation process and the process equipment will be improved continuously with the future studies. And this concept can be effectively used in implementing the reference repository system of our own case.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2006년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.369-370
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• 2006

During demonstrations of a process conditioning spent nuclear fuels, it is necessary to transport and handle Spent fuel road cuts from Post Irradiation Examination facility to Slitting device in The hot cell. the spent fuel pellets which are highly radioactive materials are separated with its clad and are fed into the next conditioning process. For this, a spent fuel rod, 3.5 m long, is cut by 25 cm long which is suitable length for the decladding process. These rod-cuts are packed into the capsule and are moved to the ACPF(Advanced spent nuclear fuel Conditioning Process Facility). In the ACPF, Once the capsule is unloaded in the ACPF, Capsule is taken out one-by-one and installed on the decladding device. In these processes, the crushed spent fuel pellet can be scattered inside the facilities and thus it contaminate the hot cell. In this paper, we developed the specially designed transportation and storage device for spent nuclear fuel capsules.

• 방사성폐기물학회지
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• 제7권4호
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• pp.229-236
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• 2009

우리나라에서 발생하는 사용후핵 연료를 CANDU형과 PWR형 2종류로 구분한다. PWR형 사용후핵 연료의 경우 적절한 공정을 거쳐 원료물질로 다시 사용할 수 있는 물질을 많이 포함하고 있어 재활용 공정을 고려할 수 있다. CANDU형 사용후핵 연료는 천연 우라늄을 원료물질로 사용하고 있어 재활용 가능성이 거의 없으므로 직접 처분을 고려하고 있다. 본 논문에서는 PWR형과 CANDU형 사용후핵연료 모두를 직접 처분하는 개념으로 개발한 한국형 사용후핵연료 처분시스템을 바탕으로 CANDU형 사용후핵연료 처분 시스템을 향상시키는 방안을 도출하고자 하였다. 이를 위하여, 현재 원자력발전소에서 사용하고 있는 사용후핵연료 60 다발(Bundle) 용량의 저장바스켓을 포장 활용하는 방안으로 처분용기 개념을 개선하였다. 이들 개선한 처분용기를 기반으로 하여 사용후핵연료의 심지층 처분시스템에 있어서 주요한 제한요건인 폐기물로부터 발생된 열로 인하여 완충재의 온도가 $100^{\circ}C$를 넘지 않도록 하는 요건을 만족시키면서 효율을 향상시킨 처분시스템 개념을 제시하였다. 제시한 처분 시스템 개념들은 장기저장 및 회수성이 용이한 방안을 도입한 개념과 개선한 처분용기를 1개 처분공에 2단으로 처분하는 것으로서 이들 개념을 기존 한국형 처분시스템과 효율성 측면 에서 비교 분석하였다. 본 연구를 통하여 얻은 CANDU 사용후핵연료 처분개념은 단위면적당 열효율, U-density, 처분면적, 굴착량, 완충재 및 폐쇄 물질량을 30~40 %까지 효율을 향상시킬 수 있었다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제20권3호
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• pp.165-169
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• 1988

Tandem 핵연료 주기에 관한 연구의 일부로써 CANDU 원자로에 활용할 수 있는 우라늄과 플루토륨의 양을 추정하기 위해 국내 가압경수형 원자력 발전로에서 발생되는 사용후 핵연료속의 이들 핵종의 잔존량을 ORIGEN2 코드를 사용하여 각 호기별 각 batch별로 계산하여 연도별 발생량과 누적량을 구하였다. 1호기부터 10호기까지의 가압경수형 원자력 발전소를 대상으로 하였다. 계산결과 0.7내지 0.8w/o의 U-235가 주종을 이루며 또한 핵분열성 플루토늄도 상당량 배출되고 있다. 이것은 처음에 예상했던 0.8내지 0.9w/o보다 적은 값인데 이는 한전에서 제공한 연소도가 일반적인 경우보다 다소 높은 값을 나타내기 때문이다.

• 한국압력기기공학회 논문집
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• 제19권2호
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• pp.84-92
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• 2023

As temporary storage facilities for spent nuclear fuels in domestic nuclear power plants are expected to be saturated, external intermediate storage facilities would be required in the future. Spent nuclear fuels are stored in metal canisters and then placed in a dry environment within concrete or metal casing for operation. In the United States, the dry storage method for spent nuclear fuels has been operated for an extended period. Based on the corrosion experiences of dry storage canisters in chloride environments, numerous studies have been conducted to reduce corrosion in welds. With the construction of intermediate storage facilities in Korea for spent nuclear fuels expected near coastal areas adjacent to nuclear power plants, there is a need for research on the corrosion occurrence of welds and mitigation methods for canisters in chloride environments. In this paper, we measured and compared the residual stresses in the Heat-Affected Zones (HAZ) after electron beam welding (EBW) and gas tungsten arc welding (GTAW) processes for candidate materials such as 304L, 316L, and duplex stainless steel(DSS). We investigated the possibility of microstructure control through the application of surface modification processes using friction stir processing (FSP). Corrosion tests on each welded specimen revealed a higher corrosion rate in EBW welds compared to GTAW. Furthermore, it was confirmed that corrosion resistance improved due to phase refinement and redistribution of precipitates when FSP was applied.

• 방사성폐기물학회지
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• 제6권1호
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• pp.65-72
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• 2008

사용후핵 연료 심지층 처분의 목적은 그 독성이 인간 및 자연환경에 영향을 미치지 않도록 장기간 동안 격리하고, 방사성물질의 누출을 지연시키는 것이다. 이러한 심지층 처분장 설계시 주요한 요건은 처분시스템의 건전성 유지를 위하여 폐기물로부터 발생된 열로 인하여 완충재의 온도가 $100\;^{\circ}C$를 넘지 않도록 하는 것이다. 따라서, 원자력 발전소에서 방출된 후의 사용후핵연료 냉각기간은 심지층 처분장 설계시 효율 및 경제성을 위한 중요한 고려인자이다. 본 연구에서는 가장 적절한 사용후핵연료 냉각기간 설정을 위하여 처분시스템 온도요건을 만족하는 심지층 처분장 배치에 필요한 처분터널-처분공 간격 및 그에 따른 면적, 열하중에 대한 분석을 수행하였다. 이를 위하여, 기준 처분개념을 바탕으로 사용후핵연료의 냉각기간 및 처분터널/처분공 간격을 다양하게 설정하여, 처분시스템에서의 열적 안정성을 해석하고 그 결과를 비교분석하였다. 그리고 분석 결과를 바탕으로 처분면적 측면에서 효율적인 사용후핵연료 냉각기간을 도출하였다. 그 결과, 사용후핵연료의 냉각기간이 짧을수록 처분장에서 설계온도 제한치 범위내 최고온도에 이르는 시간은 빨라지고, 사용후핵연료 냉각기간이 길수록 처분장에서 온도상승 및 하강속도는 완만해지는 것으로 나타났다. 또한, 본 연구에서 고려대상으로 삼은 처분장 규모와 사용후핵연료를 심지층에 처분한다고 할 때 그 냉각기간을 40-50년으로 함이 적합한 것으로 나타났다.