Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.19
no.3
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pp.297-306
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2021
In this study, basic strategies for the decommissioning and site remediation of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (FDNPS) were investigated. Six scenarios were formulated based on two of the three decommissioning strategies of nuclear power plants defined by the International Atomic Energy Agency (IAEA): immediate dismantling and deferred dismantling. A multicriteria decision analysis was performed to analyze the preferences of the options from the viewpoints of the timeframe to complete decommissioning, the resulting waste, the site usability, and the availability of the radioactive waste disposal route. The same six scenarios were applied to both the FDNPS and the nuclear power plants that ceased operation after a normal plant life cycle for comparison. For the FDNPS, the decommissioning project involved fuel debris retrieval, dismantling, and site remediation. The analysis results suggest that the balance between the amount of waste and the time to achieve the end state may be one of the most critical factors to consider when planning the decommissioning and site remediation of the FDNPS.
McMahon, K.;Swift, P.;Nutt, M.;Birkholzer, J.;Boyle, W.;Gunter, T.;Larson, N.;MacKinnon, R.;Sorenson, K.
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology
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v.1
no.1
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pp.29-35
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2013
The United States Department of Energy (US DOE) is conducting research and development (R&D) activities under the Used Fuel Disposition Campaign (UFDC) to support storage, transportation, and disposal of used nuclear fuel (UNF) and wastes generated by existing and future nuclear fuel cycles. R&D activities are ongoing at nine national laboratories, and are divided into storage, transportation and disposal. Storage R&D focuses on closing technical gaps related to extended storage of UNF. Transportation R&D focuses on ensuring transportability of UNF following extended storage, and addressing data gaps regarding nuclear fuel integrity, retrievability, and demonstration of subcriticality. Disposal R&D focuses on identifying geologic disposal options and addressing technical challenges for generic disposal concepts in mined repositories in salt, clay/shale, and granitic rocks, and deep borehole disposal. UFDC R&D goals include increasing confidence in the robustness of generic disposal concepts, reducing generic sources of uncertainty that may impact the viability of disposal concepts, and developing science and engineering tools to support the selection, characterization, and licensing of a repository. The US DOE has also initiated activities in the Nuclear Fuel Storage and Transportation (NFST) Planning Project to facilitate the development of an interim storage facility and to support transportation infrastructure in the near term.
The amount of spent fuel from nuclear power plants has been increasing. An effective management plan of the spent fuel becomes a critical issue, because the storage capacity of each plant will reach its storage limit in a few years. The volume of high toxic spent fuel can be reduced through a fuel processing. Advanced Fuel Cycle (AFC) system is considered to be one of the options to reduce the toxicity and volume of the spent fuel. It is necessary to set up a test facility to demonstrate the feasibility of the process at the engineering scale. The objective of the work is a development of the safety evaluation technology for the AFC system. The evaluation technology of the AFC structural integrity and processes were surveyed and reviewed. Key evaluation parameters for the main processes such as electrolytic reduction, electrorefining, and electrowinning were obtained. The survey results may be used for the establishment of the AFC regulatory licensing procedure. The establishment of the licensing criteria minimizes the trials and errors of the AFC facility design. Issues taken from the survey on the regulatory procedure and design safety features for the AFC facility provide a chance to resolve potential issues in advance.
The system analysis for Korean nuclear power reactor option is made on the basis of reliability, cost minimization, finite uranium resource availability and nuclear engineering manpower supply constraints. The reference reactor scenarios are developed considering the future electricity demand, nuclear share, current nuclear power plant standardization program and manufacturing capacity. The levelized power generation cost, uranium requirement and nuclear engineering professionals demand are estimated for each reference reactor scenarios and nuclear fuel cycle options from the year 1990 up to the year 2030. Based on the outcomes of the analysis, uranium resource utilization, reliability and nuclear engineering manpower requirements are sensitive to the nuclear reactor strategy and associated fuel cycle whereas the system cost is not. APWR, CANDU longrightarrow FBR strategy is to be the best option for Korea. However, APWR, CANDU longrightarrow Passive Safe Reactor(PSR)longrightarrowFBR strategy should be also considered as a contingency for growing national concerns on nuclear safety and public acceptance deterioration in the future. FBR development and establishment of related fuel cycle should be started as soon as possible considering the uranium shortage anticipated between 2007 and 2032. It should be noted that the increasing use of nuclear energy to minimize the greenhouse effects in the early 21st century would accelerate the uranium resource depletion. The study also concludes that the current level of nuclear engineering professionals employment is not sufficient until 2010 for the establishment of nuclear infrastructure.
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.16
no.4
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pp.431-439
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2018
Less mature nuclear reactor technologies are characterized by a greater uncertainty due to insufficient detailed design information, operational data, cost information, etc., but the expected performance characteristics of less mature options are usually more attractive in comparison with more mature ones. The greater uncertainty is, the higher economic risks associated with the project realization will be. Within a comparative evaluation of less and more mature nuclear reactor technologies, it is necessary to apply economic risk measures to balance judgments regarding the economic performance of less and more mature options. Assessments of any risk metrics involve calculating different characteristics of probability distributions of associated economic performance indicators and applying the Monte-Carlo method. This paper considers the applicability of statistical risk measures for different economic performance indicators within a trial case study on a comparative evaluation of less and more mature unspecified LWRs. The presented case study demonstrates the main trends associated with the incorporation of economic risk metrics into a comparative evaluation of less and more mature nuclear reactor technologies.
The U$_3$O$_{8}$ requirements are estimated for the high, intermediate, and low growth projections of nuclear power in Korea. To each projection, four illustrative reactor-mix strategies and four fuel cycle options are applied for estimating the requirements. The reactor types considered are PWR, PHWR. and FBR. The fuel cycles considered are once-through cycle, U/Pu recycle, and improved once-through cycle. Also the amount of Pu-fissile recovered from U recycle is estimated. The maximum cumulative (to the year 2000) requirements of U$_3$O$_{8}$ occupy about 4 to 5 percent of the WOCA requirements and are about 23 times larger than the U$_3$O$_{8}$ resources in Korea. For the high nuclear power growth projection, the cumulative amount of Pu-fissile recovered from U recycle is sufficient for the startup of 2 units of 1200 MWe fast reactors by the year 2000. 2000.
UPADHYAYA, BELLE R.;LISH, MATTHEW R.;HINES, J. WESLEY;TARVER, RYAN A.
Nuclear Engineering and Technology
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v.47
no.2
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pp.148-156
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2015
Several vendors have recently been actively pursuing the development of integral pressurized water reactors (iPWRs) that range in power levels from small to large reactors. Integral reactors have the features of minimum vessel penetrations, passive heat removal after reactor shutdown, and modular construction that allow fast plant integration and a secure fuel cycle. The features of an integral reactor limit the options for placing control and safety system instruments. The development of instrumentation and control (I&C) strategies for a large 1,000 MWe iPWR is described. Reactor system modeling-which includes reactor core dynamics, primary heat exchanger, and the steam flashing drum-is an important part of I&C development and validation, and thereby consolidates the overall implementation for a large iPWR. The results of simulation models, control development, and instrumentation features illustrate the systematic approach that is applicable to integral light water reactors.
Coal is one of the most abundant and cheapest energy sources in the earth, but its typical combustion product, $CO_2$, is related with serious recent environmental issues such as global warming. The Integrated Coal Gasification Combined Cycle (IGCC) with $CO_2$ sequestration is one of the most promising options to produce electricity using a relatively cheap fuel (coal) with minimum impact on environment. In IGCC power generation systems, some chemical reactions are required to gasify coal to produce syngases such as $H_2$ and CO, which would be burnt in the combustor to produce heat for power generation, with a penalty of additional energy consumption. In this paper, several chemical reactions for the gasification of coal are considered and their characteristics are investigated.
Micro gas turbines are designed with low turbine inlet temperature and pressure ratio. To overcome the efficiency defect of the simple cycle, adoption of the recuperator is an inevitable choice. In addition to the design performance, we should also pay attention to the off-design performance of gas turbines since they usually operate at part-load conditions for a considerable amount of the time. This study aims at analyzing off-design performance characteristics of micro gas turbines and addressing the importance of the recuperator in the part load operation. Comparative analyses have been performed to evaluate the part load performance differences among various design and operating options : simple vs recuperative cycles, single vs two shaft configurations, various operating strategies for the single shaft configuration (fuel only control, variable speed operation, variable inlet guide vane control), and current vs advanced engines. Major finding is that maintaining turbine at high level is crucial in efficient operation of micro gas turbines.
The LOFT intermediate break experiment L5-1, which simulates 12 inch diameter ECC line break in a typical PWR, has been analyzed using the reactor thermal/hydraulic analysis code RELAP5/MOD2, Cycle 36.04. The base calculation, which modeled the core with single flow channel and two heat structures without using the options of reflood and gap conductance model, has been successfully completed and compared with experimental data. Sensitivity studies were carried out to investigate the effects of nodalization at reactor vessel and core modeling on major thermal hydraulic parameters, especially on peak cladding temperature(PCT). These sensitivity items are : single flow channel and single heat structure (Case A), two flow channel and two heat structures (Case B), reflood option added (Case C) and both reflood and gap conductance options added (Case D). The code, RELAP5/MOD2 Cycle 36.04 with the base modeling, predicted the key parameters of LOFT IBLOCA Test L5-1 better than Cases A,B,C and D. Thus, it is concluded that the single flow channel modeling for core is better than the two flow channel modeling and two heat structure is also better than single heat structure modeling to predict PCT at the central fuel rods. It is, therefore, recommended to use the reflood option and not to use gap conductance option for this L5-1 type IBLOCA.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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