방사성폐기물학회지 (Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT))

  • 제7권4호
  • /
  • Pages.229-236
  • /
  • 2009
  • /
  • 1738-1894(pISSN)
  • /
  • 2288-5471(eISSN)
한국방사성폐기물학회 (Korean Radioactive Waste Society)
권호 표지

처분효율 향상을 위한 CANDU 사용후핵연료 처분개념 도출

Development of CANDU Spent Fuel Disposal Concepts for the Improvement of Disposal Efficiency

  • 발행 : 2009.12.31
PDF 다운로드
⟨ 이전 논문 다음 논문 ⟩

초록

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.

There are two types of spent fuels generated from nuclear power plants, CANDU type and PWR type. PWR spent fuels which include a lot of reusable material can be considered to be recycled. CANDU spent fuels are considered to directly disposed in deep geological formation, since they have little reusable material. In this study, based on the Korean Reference spent fuel disposal System(KRS) which is to dispose both PWR and CANDU spent fuels, the more effective CANDU spent fuel disposal systems have been developed. To do this, the disposal canister has been modified to hold the storage basket which can load 60 spent fuel bundles. From these modified disposal canisters, the disposal systems to meet the thermal requirement for which the temperature of the buffer materials should not be over $100^{\circ}C$ have been proposed. These new disposals have made it possible to introduce the concept of long tenn storage and retrievabililty and that of the two-layered disposal canister emplacement in one disposal hole. These disposal concepts have been compared and analyzed with the KRS CANDU spent fuel disposal system in terms of disposal effectiveness. New CANDU spent fuel disposal concepts obtained in this study seem to improve thermal effectiveness, U-density, disposal area, excavation volume, and closure material volume up to 30 - 40 %.

키워드

참고문헌

  1. JNC, "H12 Project to Establish Technical Basis for HLW Disposal in Japan, Supporting Report 2-Repository Design & Engineering Technology," Japan Nuclear Cycle Development Institute, (1999).
  2. H. Hokmark and J. Claesson, "Use of an Analytical Solution for Calculating Temperatures in Repository Host Rock," Engineering Geology Vol. 81, Elsevier Science, (2005).
  3. Kari Ikonen, "Thermal Analyses of Spent Nuclear Fuel Repository," Posiva Oy, POSIVA 2003-4, (2003).
  4. P. Baumgartner, "Technical Implication of Aging Used Fuel Prior to Disposal within a Deep Geologic Repository," Canadian Nuclear Society, Waste Management, Decommissioning and Environmental Restoration for Canada's Nuclear Activities : Current Practices and Future Needs, Ottawa, Ontario, Canada, May 8-11, (2005).
  5. T. Saanio, Matti Kalliomaki, Paula Keto, "KRS-1, Pre-Conceptual Design of Korean Reference HLW Disposal System," Volume 1, Posiva Oy, R&D Report 2005-04, (2005).
  6. Tapani Kukkola, "Final Disposal Plant in Korea Description of Above Ground Facilities," Posiva Oy, R&D Report 2005-03, (2005).
  7. 최종원, 최희주, 이종열, 정종태, 조동건, 이민수, 김성기, 차정훈, “처분시스템 개발,” 한국원자력연구소, KAERl/RR-2765/2006, (2007).
  8. 이종열, 최희주, 김성기, 조동건, 최종원, “고준위폐기물 심지층 수직처분(KRS-V1) 지하시설 예비개념설계,” 한국원자력연구소, KAERI/TR-3012/2005,(2005).
  9. 최희주, 이종열, 김성기, 조동건, 최종원, “고준위폐기물 한국형 처분시스템 개념설계 요건,” 한국원자력연구소, KAERI/TR-3003/2005, (2005).
  10. S. S. Kim, J. W. Choi, K.S. Chun, "Requirements Performance and Design of Container, Buffer and Backfill Materials for the Disposal of Spent Nuclear Fuel," Korea Atomic Energy Research Institute, KAERI/TR-2628/2003, (2003).
  11. SKB, "Deep repository. Underground Design Pemises. Edition D1/1," SKB R-04-60, Svensk Karnbranslehantering AB., (2004).
  12. 이종열, 김성기, 김진웅, 최종원, 한필수, “심지층 처분시설 설계를 위한 처분터널 및 처분공 간격 분석,” 방사성폐기물학회지, V. 3, No. 4, pp.349-358, (2005).
  13. 이종열, 이양, 조동건, 최희주, 최종원, “심지층 처분을 위한 사용후핵연료 냉각기간 분석,” 방사성폐기물학회지, V. 6, No. 1, pp.65-72, (2008).
  14. J. Y. Lee, D. K Cho, H. J. Choi, J. W. Choi, "Concept of a Korean Reference Disposal System for Spent Fuels," JNST, Vol. 44, No. 12, (2007).
  15. D. Cho, J. Lee, H. Choi, J. Choi, "Characteristics of a Geological Disposal System for the Increasing Burn-up of Spent Nuclear Fuel in Korea," JNST, Vol. 44, No. 10, (2007).
  16. 이양, 최종원, 최희주, 이종열, “NISA 프로그램을 활용한 열전달 해석과 처분장 설계에 적용,” 한국원자력연구소, KAERI/TR-3228/2006, (2006).
  17. 저장을 고려한 CANDU 사용후핵연료 처분 개념," '08년 춘계 방사성폐기물학회 학술발표회, 2008. 6, (2008).
  18. 이종열, 조동건, 김성기, 최희주, 이양, “'CANDU 처분용기의 열적-구조적 안정성 평가," 방사성폐기물학회지, V.6, No.3, pp.217-224, (2008).