Since the Fukushima Daiichi accident, there has been an emphasis on the risk resulting from multi-unit accidents. Human reliability analysis (HRA) is one of the important issues in multi-unit probabilistic safety assessment (MUPSA). Hence, there is a need to properly identify all the human and organizational factors relevant to a multi-unit incident scenario in a nuclear power plant (NPP). This study identifies and categorizes the human and organizational factors relevant to a multi-unit incident scenario of NPPs based on a review of relevant literature. These factors are then analyzed to ascertain all possible unit-to-unit interactions that need to be considered in the multi-unit HRA and the pattern of interactions. The human and organizational factors are classified into five categories: organization, work device, task, performance shaping factors, and environmental factors. The identification and classification of these factors will significantly contribute to the development of adequate strategies and guidelines for managing multi-unit accidents. This study is a necessary initial step in developing an effective HRA method for multiple NPP units in a site.
A long term passive cooling system is considered as the most important safety feature for the nuclear design after the Fukushima Daiichi nuclear power plant accident in 2011. The conventional active pump driven safety systems are not available during a station Black Out (SBO) accident. The current design requirement on cooling time of the Passive Auxiliarly Feedwater System (PAFS) is about 8 hours only. To meet the 72 hours cooling time, the pool capacity of cooling water tank should be increased as much as 3~4 times larger than that of current water cooling tank. In order to extend the cooling time for 72 hours, a new passive air-water combined cooling system is proposed. This paper provides the feasibility of the combined passive air-water cooling system. The current pool capacity of water cooling system is preserved, and the cooling capability is extended by an additional air cooler.
Journal of the Korean Society of Systems Engineering
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v.18
no.2
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pp.94-107
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2022
Accidents prevention and mitigation is the highest priority of nuclear power plant (NPP) operation, particularly in the aftermath of the Fukushima Daiichi accident, which has reignited public anxieties and skepticism regarding nuclear energy usage. To deal with accident scenarios more effectively, operators must have ample and precise information about key safety parameters as well as their future trajectories. This work investigates the potential of machine learning in forecasting NPP response in real-time to provide an additional validation method and help reduce human error, especially in accident situations where operators are under a lot of stress. First, a base-case SGTR simulation is carried out by the best-estimate code RELAP5/MOD3.4 to confirm the validity of the model against results reported in the APR1400 Design Control Document (DCD). Then, uncertainty quantification is performed by coupling RELAP5/MOD3.4 and the statistical tool DAKOTA to generate a large enough dataset for the construction and training of neural-based machine learning (ML) models, namely LSTM, GRU, and hybrid CNN-LSTM. Finally, the accuracy and reliability of these models in forecasting system response are tested by their performance on fresh data. To facilitate and oversee the process of developing the ML models, a Systems Engineering (SE) methodology is used to ensure that the work is consistently in line with the originating mission statement and that the findings obtained at each subsequent phase are valid.
Jung, Woo Sik;Lee, Hye Rin;Kim, Jae-Ryang;Lee, Gee Man
Nuclear Engineering and Technology
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v.52
no.10
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pp.2221-2229
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2020
After the Fukushima Daiichi nuclear power plant (NPP) accident, level 3 probabilistic safety assessment (PSA) has emerged as an important task in order to assess the risk level of the multi-unit NPPs in a single nuclear site. Accurate calculation of the radionuclide concentrations and exposure doses to the public is required if a nuclear site has multi-unit NPPs and large number of people live near NPPs. So, there has been a great need to develop a new method or procedure for the fast and accurate offsite consequence calculation for the multi-unit NPP accident analysis. Since the multi-unit level 3 PSA is being currently performed assuming that all the NPPs are located at the same position such as a center of mass (COM) or base NPP position, radionuclide concentrations or exposure doses near NPPs can be drastically distorted depending on the locations, multi-unit NPP alignment, and the wind direction. In order to overcome this disadvantage of the COM method, the idea of a new multiple location (ML) method was proposed and implemented into a new tool MURCC (multi-unit radiological consequence calculator). Furthermore, the MURCC code was further improved for the multi-unit level 3 PSA that has the arbitrary number of multi-unit NPPs. The objectives of this study are to (1) qualitatively and quantitatively compare COM and ML methods, and (2) demonstrate the strength and efficiency of the ML method. The strength of the ML method was demonstrated by the applications to the multi-unit long-term station blackout (LTSBO) accidents at the four-unit Vogtle NPPs. Thus, it is strongly recommended that this ML method be employed for the offsite consequence analysis of the multi-unit NPP accidents.
Since the accident at the Fukushima Daiichi power plant, Prussian blue (PB) has attracted increasing attention as a material for use in decontaminating the environment. We have focused the fundamental mechanism of specific $Cs^+$ adsorption into PB in order to develop high-performance PB-based $Cs^+$ adsorbents. The ability of PB to adsorb Cs varies considerably according to its origin such as what synthesis method was used, and under what conditions the PB was prepared. It has been commonly accepted that the exclusive abilities of PB to adsorb hydrated $Cs^+$ ions are caused by regular lattice spaces surrounded by cyanido-bridged metals. $Cs^+$ ions are trapped by simple physical adsorption in the regular lattice spaces of PB. $Cs^+$ ions are exclusively trapped by chemical adsorption via the hydrophilic lattice defect sites with proton-exchange from the coordination water. Prussian blue are believed to hold great promise for the clean-up of $^{137}Cs$ contaminated water around nuclear facilities and/or after nuclear accidents.
Kim, Sora;Min, Byung-Il;Park, Kihyun;Yang, Byung-Mo;Suh, Kyung-Suk
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.14
no.4
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pp.423-434
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2016
The importance of severe nuclear accidents and probabilistic safety assessment (PSA) were brought to international attention with the occurrence of severe nuclear accidents caused by the extreme natural disaster at Fukushima Daiichi nuclear power plant in Japan. In Korea, studies on level 3 PSA had made little progress until recently. The code systems of level 3 PSA, MACCS2 (MELCORE Accident Consequence Code System 2, US), COSYMA (COde SYstem from MAria, EU) and OSCAAR (Off-Site Consequence Analysis code for Atmospheric Releases in reactor accidents, JAPAN), were reviewed in this study, and the disadvantages and limitations of MACCS2 were also analyzed. Experts from Korea and abroad pointed out that the limitations of MACCS2 include the following: MACCS2 cannot simulate multi-unit accidents/release from spent fuel pools, and its atmospheric dispersion is based on a simple Gaussian plume model. Some of these limitations have been improved in the updated versions of MACCS2. The absence of a marine and aquatic dispersion model and the limited simulating range of food-chain and economic models are also important aspects that need to be improved. This paper is expected to be utilized as basic research material for developing a Korean code system for assessing off-site consequences of severe nuclear accidents.
Ji, Young-Yong;Min, Byung Il;Suh, Kyung-Suk;Joung, Sungyeop;Kim, Kyoung-Pyo;Park, Jin-Ho
Journal of Korea Society of Industrial Information Systems
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v.25
no.5
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pp.31-39
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2020
According to lessons learned from an accident of Fukushima Daiichi nuclear power plant, it is advisable to make a comprehensive radiation survey by the accident phase for efficient response and risk management using diverse survey platforms. This study focuses on the technical status of environmental radiation monitoring using a UAV (Unmanned aerial vehicle) and the performance test of developed aerial survey system based on two detectors with an high energy resolution through the field application to contaminated areas. Finally, the performance of aerial survey at diverse flight heights was successfully achieved by introducing the correction factor to represent the results into ambient dose rate at 1m above the ground.
Background: One of the most urgent issues following the accident at the Fukushima Daiichi nuclear power plant (FDNPP) was the remediation of the land, in particular, for residential area contaminated by the radioactive materials discharged. In this study, the effect of decontamination on reduction of ambient dose equivalent outdoors and indoors was evaluated. The latter is essential for residents as most individuals spend a large portion of their time indoors. Materials and Methods: From December 2012 to November 2014, thirty-seven Japanese single-family detached wooden houses were investigated before and after decontamination in evacuation zones. Outdoor and indoor dose measurements (n = 84 and 114, respectively) were collected based on in situ measurements using the NaI (Tl) scintillation surveymeter. Results and Discussion: The outdoor ambient dose equivalents [$H^*(10)_{out}$] ranged from 0.61 to $3.71{\mu}Sv\;h^{-1}$ and from 0.23 to $1.32{\mu}Sv\;h^{-1}$ before and after decontamination, respectively. The indoor ambient dose equivalents [$H^*(10)_{in}$] ranged from 0.29 to $2.53{\mu}Sv\;h^{-1}$ and from 0.16 to $1.22{\mu}Sv\;h^{-1}$ before and after decontamination, respectively. The values of reduction efficiency (RE), defined as the ratio by which the radiation dose has been reduced via decontamination, were evaluated as $0.47{\pm}0.13$, $0.51{\pm}0.13$, and $0.58{\pm}0.08$ ($average{\pm}{\sigma}$) when $H^*(10)_{out}$ < $1.0{\mu}Sv\;h^{-1}$, $1.0{\mu}Sv\;h^{-1}$ < $H^*(10)_{out}$ < $2.0{\mu}Sv\;h^{-1}$, and $2.0{\mu}Sv\;h^{-1}$ < $H^*(10)_{out}$, respectively, indicating the values of RE increased as $H^*(10)_{out}$ increased. It was found that the values of RE were $0.53{\pm}0.12$ outdoors and $0.41{\pm}0.09$ indoors, respectively, indicating RE was larger outdoors than indoors. Conclusion: Indoor dose is essential as most individuals spend a large portion of their time indoors. The difference between outdoors and indoors should be considered carefully in order to estimate residents' exposure dose before their returning home.
Background: Very fine radiation-induced aerosol particles are produced in intense radiation fields, such as high-intensity accelerator rooms and containment vessels such as those in the Fukushima Daiichi nuclear power plant (FDNPP). Size measurement of the aerosol particles is very important for understanding the behavior of radioactive aerosols released in the FDNPP accident and radiation safety in high-energy accelerators. Materials and Methods: A combined technique using wire screens and imaging plates was developed for size measurement of fine radioactive aerosol particles smaller than 100 nm in diameter. This technique was applied to the radiation field of a proton accelerator room, in which radioactive atoms produced in air during machine operation are incorporated into radiation-induced aerosol particles. The size of $^{11}C$-bearing aerosol particles was analyzed using the wire screen technique in distinction from other positron emitters in combination with a radioactive decay analysis. Results and Discussion: The size distribution for $^{11}C$-bearing aerosol particles was found to be ca. $70{\mu}m$ in geometric mean diameter. The size was similar to that for $^7Be$-bearing particles obtained by a Ge detector measurement, and was slightly larger than the number-based size distribution measured with a scanning mobility particle sizer. Conclusion: The particle size measuring method using wire screens and imaging plates was successfully applied to the fine aerosol particles produced in an intense radiation field of a proton accelerator. This technique is applicable to size measurement of radioactive aerosol particles produced in the intense radiation fields of radiation facilities.
Background: Several studies have reported that wild mushrooms contain high amounts of radioactive cesium (137Cs). After the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant Accident, a significantly high concentration of 137Cs has been detected in wild mushrooms, and their consumption may be the cause of the chronic internal exposure of local consumers to radioactivity. Therefore, an accurate evaluation of the internal radioactivity resulting from mushroom ingestion is needed. Materials and Methods: The 137Cs elution rate through the cooking and digestion stages was evaluated using in vitro experiments. The edible mushroom Pleurotus djamor was taken as a sample for the experiments. The mushrooms were cultivated onto solid media containing 137Cs. We evaluated the internal dose based on the actual conditions using the elution rate data. For various cooking methods, the results were compared with those of other wild edible mushrooms. Results and Discussion: From the elution experiment through cooking, we proved that 25%-55% of the 137Cs in the mushrooms was released during soaking, boiling, or frying. The results of a simulated digestion experiment after cooking revealed that almost all the 137Cs in the ingested mushrooms eluted in the digestive juice, regardless of the cooking method. The committed effective dose was reduced by 20%-75% when considering the dissolution through the cooking process. Conclusion: We found that cooking lowers 137Cs concentration in mushrooms, therefore reducing the amount of radioactivity intake. Besides, since there were differences between mushroom types, we demonstrated that the internal exposure dose should be evaluated in detail considering the release of 137Cs during the cooking stages.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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