Background: This study examined the detection limit of thyroid screening monitoring conducted at the time of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (FDNPP) accident in 2011 using a Monte Carlo simulation. Materials and Methods: We calculated the detection limit of a NaI(Tl) survey meter to measure 131I accumulation in the thyroid gland of children. Mathematical phantoms of 1- and 5-year-old children were developed in the simulation of the Particle and Heavy Ion Transport code System code. Contamination of the body surface with eight radionuclides found after the FDNPP accident was assumed to have been deposited on the neck and shoulder area. Results and Discussion: The detection limit was calculated as a function of ambient dose rate. In the case of 40 Bq/cm2 contamination on the body surface of the neck, the present simulations showed that residual thyroid radioactivity corresponding to thyroid dose of 100 mSv can be detected within 21 days after intake at the ambient dose rate of 0.2 µSv/hr and within 11 days in the case of 2.0 µSv/hr. When a time constant of 10 seconds was used at the dose rate of 0.2 µSv/hr, the estimated survey meter output error was 5%. Evaluation of the effect of individual differences in the location of the thyroid gland confirmed that the measured value would decrease by approximately 6% for a height difference of ±1 cm and increase by approximately 65% for a depth of 1 cm. Conclusion: In the event of a nuclear disaster, simple measurements carried out using a NaI(Tl) scintillation survey meter remain effective for assessing 131I intake. However, it should be noted that the presence of short-half-life radioactive materials on the body surface affects the detection limit.
Hina Miura;Yoko Akiyama;Yuichiro Manabe;Fuminobu Sato
Progress in Superconductivity and Cryogenics
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v.26
no.3
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pp.9-16
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2024
A large amount of cesium-contaminated soil was generated as a result of the decontamination work following the accident at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant. To reduce the final disposal volume of contaminated soil, it is necessary to separate the contaminated soil into low- and high-dose soil components and reuse the low-dose soil under 8000 Bq/kg. We have investigated a magnetic separation technique to reduce the volume of the contaminated soil. Magnetic separation is a volume reduction technology that utilizes these differences in magnetic properties. However, the high-gradient magnetic separation technique (HGMS) we have been studied has problems such as clogging of filters and low separation accuracy due to the passage of 2:1 type clay minerals with small particle diameters. In this study, we propose a new separation method using a cyclone-type magnetic separator that focuses not only on magnetic susceptibility but also on differences in particle size. The cyclone-type magnetic separator can separate 2:1 type clay minerals from 1:1 type clay minerals by inducing 1:1 type clay minerals with large particle diameters to the outside of the cylinder and 2:1 type clay minerals with small and large particle diameters to the inside of the cylinder through the difference in the combined magnetic and centrifugal forces acting on soil particles. Separation accuracy was evaluated using simulated soil consisting of vermiculite and kaolinite. Based on these results, the reduction rate of the radioactivity concentration was estimated, and the design guidelines of the device for practical use were discussed.
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.21
no.4
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pp.543-558
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2023
Currently, Japan is undertaking a nationwide project to measure and map radioactive contamination around Fukushima, as part of the efforts to restore normalcy following the nuclear accident. The Japan Atomic Energy Agency (JAEA) manages the Fukushima Environmental Safety Center, located approximately 20 km north of the Fukushima Daiichi nuclear power plant in Minamisōma City, Fukushima Prefecture. In collaboration with the JAEA, this study involved conducting comparison experiments and analyses with radiation detectors in high radiation environments, a challenging task in Korean environments. Environmental radiation surveys were conducted using three types of detectors: CZT, NaI(Tl), and LaBr3(Ce), across two contaminated areas. Dose rate values were converted using dose rate conversion factors for each detector type, and dose rate maps were subsequently created and compared. The detectors yielded similar results, demonstrating their feasibility and reliability in high radiation environments. The findings of this study are expected to be a crucial reference for enhancing the verification and supplementation of procedures and methods in future radiation measurements and mobile surveys in high-radiation environments, using these three types of radiation instruments.
The events at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station in March 2011 point out, among other matters, that concurrent accidents at multiple units of a site can occur in reality. Although site risk has been deterministically considered to some extent in nuclear power plant siting and design, potential occurrence of multi-unit accident sequences at a site was not investigated in sufficient detail thus far in the nuclear power community. Therefore, there is considerable worldwide interest and research effort directed toward multi-unit site risk assessment, especially in the countries with high-density nuclear-power-plant sites such as Korea. As the technique of probabilistic safety assessment (PSA) has been successfully applied to evaluate the risk associated with operation of nuclear power plants in the past several decades, the PSA having primarily focused on single-unit risks is now being extended to the multi-unit PSA. In this paper we first characterize the site risk with explicit consideration of the risk associated with spent fuel pools as well as the reactor risks. The status of multi-unit risk assessment is discussed next, followed by a description of the emerging issues relevant to the multi-unit risk evaluation from a practical standpoint.
In 2011, an earthquake and subsequent tsunami hit the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant, causing simultaneous accidents in several reactors. This accident shows us that if there are several reactors on site, the seismic risk to multiple units is important to consider, in addition to that to single units in isolation. When a seismic event occurs, a seismic-failure correlation exists between the nuclear power plant's structures, systems, and components (SSCs) due to their seismic-response and seismic-capacity correlations. Therefore, it is necessary to evaluate the multi-unit seismic risk by considering the SSCs' seismic-failure-correlation effect. In this study, a methodology is proposed to obtain the seismic-response-correlation coefficient between SSCs to calculate the risk to multi-unit facilities. This coefficient is calculated from a probabilistic multi-unit seismic-response analysis. The seismic-response and seismic-failure-correlation coefficients of the emergency diesel generators installed within the units are successfully derived via the proposed method. In addition, the distribution of the seismic-response-correlation coefficient was observed as a function of the distance between SSCs of various dynamic characteristics. It is demonstrated that the proposed methodology can reasonably derive the seismic-response-correlation coefficient between SSCs, which is the input data for multi-unit seismic probabilistic safety assessment.
The Fukushima-Daiichi accident shook the world, as a well-known plant design, the General Electric BWR Mark I, was heavily damaged in the tsunami, which followed the Great Japanese Earthquake of 11 March 2011. Plant safety functions were lost and, as both AC and DC failed, manoeuvrability of the plants at the site virtually came to a full stop. The traditional system of Emergency Operating Procedures (EOPs) and Severe Accident Management Guidelines (SAMG) failed to protect core and containment, and severe core damage resulted, followed by devastating hydrogen explosions and, finally, considerable radioactive releases. The root cause may not only have been that the design against tsunamis was incorrect, but that the defence against accidents in most power plants is based on traditional assumptions, such as Large Break LOCA as the limiting event, whereas there is no engineered design against severe accidents in most plants. Accidents beyond the licensed design basis have hardly been considered in the various designs, and if they were included, they often were not classified for their safety role, as most system safety classifications considered only design basis accidents. It is, hence, time to again consider the Design Basis Accident, and ask ourselves whether the time has not come to consider engineered safety functions to mitigate core damage accidents. Associated is a proper classification of those systems that do the job. Also associated are safety criteria, which so far are only related to 'public health and safety'; in reality, nuclear accidents cause few casualties, but create immense economical and societal effects-for which there are no criteria to be met. Severe accidents create an environment far surpassing the imagination of those who developed EOPs and SAMG, most of which was developed after Three Mile Island - an accident where all was still in place, except the insight in the event was lost. It requires fundamental changes in our present safety approach and safety thinking and, hence, also in our EOPs and SAMG, in order to prevent future 'Fukushimas'.
Since the level 2 PSA of OPR-1000 was the requirement for regulatory purposes, Cs-137 release estimation was contained as the Nuclear Safety Act of ROK in which the Cs-137 release frequency exceeding 100 TBq was determined to happen less than 1.0E-6 per year after the Fukushima Daiichi Accident. However, Cs-137 release estimation from the conventional level 2 PSA of OPR-1000 provided uncertainty due to dominant accident sequence consideration. Thus, this study aimed to develop systematic methods through the overall framework to quantify realistic uncertainty concerns of radioactive material release using sensitivity and uncertainty analysis methods and apply them to OPR-1000. This framework helped to quantify confidential value for the Cs-137 release under the BEPU approach using both parametric and non-parametric methods to cover both realistic and conservative points. Uncertainty propagation analysis showed the unexpected uncertainty increase of Cs-137 release exceeding 100 TBq. The non-parametric uncertainty analysis provided higher conservative concerns for safety than the realistic concerns in terms of economics when compared with the parametric uncertainty analysis. Wilks' uncertainty analysis showed the importance to consider conservative Cs-137 release in order to reach the higher safety need. Sensitivity analysis showed reasonable relationships between engineering safety parameters with the Cs-137 release.
Lessons learned from the Fukushima Daiichi nuclear power plant accident directed that multiple failures should be considered more seriously rather than single failure in the licensing bases and safety cases because attempts to take accident management measures could be unsuccessful under the high radiation environment aggravated by multiple failures, such as complete loss of electric power, uncontrollable loss of coolant inventory, failure of essential safety function recovery. In the case of the complete loss of electric power called station blackout (SBO), if there is no mitigation action for recovering safety functions, the reactor core would be overheated, and severe fuel damage could be anticipated due to the failure of the active heat sink. In such a transient condition at CANDU-6 plants, the seal failure of the primary heat transport (PHT) pumps can facilitate a consequent increase in the fuel sheath temperature and eventually lead to degradation of the fuel integrity. Therefore, it is necessary to specify the regulatory guidelines for multiple failures on a licensing basis so that licensees should prepare the accident management measures to prevent or mitigate accident conditions. In order to explore the efficiency of implementing accident management strategies for CANDU-6 plants, this study proposed a realistic accident analysis approach on the SBO transient with multiple-failure sequences such as seal failure of PHT pumps without operator's recovery actions. In this regard, a comparative study for two PHT pump seal failure modes with and without coolant seal leakage was conducted using a best-estimate code to precisely investigate the behaviors of thermal-hydraulic parameters during transient conditions. Moreover, a sensitivity analysis for different PHT pump seal leakage rates was also carried out to examine the effect of leakage rate on the system responses. This study is expected to provide the technical bases to the accident management strategy for unmitigated transient conditions with multiple failures.
Kim, Kwang-Wook;Shon, Woo-Jung;Oh, Maeng-Kyo;Yang, Dasom;Foster, Richard I.;Lee, Keun-Young
Nuclear Engineering and Technology
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v.51
no.3
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pp.738-745
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2019
Coprecipitation using hydrous ferric oxide (HFO) has been effectively used for the removal of radionuclides from radioactive wastewater. This work studied the dynamic behavior of HFO floc formation during the neutralization of acidic ferric iron in the presence of several radionuclides by using a photometric dispersion analyzer (PDA). Then the coagulation-flocculation system using HFO-anionic poly acrylamide (PAM) composite floc system was evaluated and compared in seawater and distilled water to find the effective condition to remove the target nuclides (Co-60, Mn-54, Sb-125, and Ru-106) present in wastewater generated in the severe accident of nuclear power plant like Fukushima Daiichi case. A ferric iron dosage of 10 ppm for the formation of HFO was suitable in terms of fast formation of HFO flocs without induction time, and maximum total removal yield of radioactivity from the wastewater. The settling time of HFO flocs was reduced by changing them to HFO-PAM composite floc. The optimal dosage of anionic PAM for HFO-anionic PAM floc system was approximately 1-10 ppm. The total removal yield of Mn-54, Co-60, Sb-125, Ru-106 radionuclides by the HFO-anionic PAM coagulation-flocculation system was higher in distilled water than in seawater and was more than 99%.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.40
no.3
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pp.165-173
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2016
On March 11, 2011, a massive earthquake measuring 9.0 on the Richter scale and subsequent 10-.14 m waves struck the Fukushima Daiichi (FD) Nuclear Power Plant. The main and backup electric power was damaged preventing the cooling system from functioning. Fuel rods overheated and led to hydrogen explosions. If heat in the fuel rods is not dissipated, the nuclear fuel coating material (e.g., Zircaloy) reacts with water vapor to generate hydrogen at high temperatures. This hydrogen is released into the containment area. If the released hydrogen burns, the stability of the containment area is significantly impacted. In this study, researchers performed an explosion analysis in a high-risk explosion area, analyzing the hydrogen distribution in a containment building [1] and the effects of a hydrogen explosion on containment safety. Results indicated that a hydrogen explosion was possible throughout the containment building except the middle area. If an explosion occurs at the top of the containment building with more than 40% of the hydrogen collected or in the bottom right or left side of the of containment building, safety of the containment building could be threatened.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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