Structural Analysis of the Canister for PWR Spent Fuels under the Korean Reference Disposal Conditions

한국형 기준 처분 환경에서의 PWR 사용후핵연료 처분용기의 구조적 안전성 해석

KDC-1 canister for PWR spent fuels which will be used for the Korean Reference Disposal System was developed. The structural analysis of the canister was carried out as a part of the safety analysis. Two conditions, disposal condition and handling condition, were considered for the structural analysis. Three kinds of load cases, normal, abnormal and rock movement, were considered for the disposal condition. The results of the calculation showed that the safety factors from the structural analysis were greater than the design requirements. Two accident scenarios, gripper failure accident and canister drop accident, were analyzed for the handling condition. According to the gripper failure scenario analysis, the handling machine with grippers could be used even in the cases that one or two grippers failed. The maximum von Mises stress from the canister drop accident scenario was 0.762 MPa, which was negligible compared with the yield stress of nodular cast iron. The proposed KDC-1 canister for PWR spent fuels proves to be safe under the repository condition that is based upon the Korean reference disposal system according to the structural analysis for disposal condition and handling condition.

한국형처분시스템에 이용될 가압경수로형 사용후핵연료를 위한 KDC-1 처분용기를 개발하였다. 처분용기 안전성 평가의 일환으로서 처분용기에 대한 구조적 안전성을 평가하였다. 처분용기의 구조적 안전성은 처분조건과 취급조건 2가지로 구분하여 평가하였다. 처분조건에서는 3가지 하중 조건, 정상하중 조건, 비정상 하중 조건, 암반의 움직임을 고려하였다. 처분조건에서 평가 결과 3가지 조건에 대해 모두 안전계수가 설계기준보다 컸다. 취급조건에서는 처분용기 취급 중 구조해석과 처분용기 낙하 사고시 구조해석을 수행하였다. 취급장비 고장 시나리오 평가결과 1개 혹은 2개의 취급 장치가 고장을 일으켰을 때도 취급장비를 계속 운전하는 것이 가능하였다. 처분용기 낙하 시나리오에서는 계산결과 최대 응력은 0.762 MPa 이었으며, 이 값은 주철의 항복응력과 비교하면 거의 무시할 수 있는 값이었다. 본 논문에서 제안한 KDC-1 처분용기에 대한 처분조건 및 취급조건에서의 구조해석 결과, 한국형처분시스템에서 고려하고 있는 조건에서 그 구조적 안전성을 확인하였다.