Ta Van Thuong;O.L. Tashlykov;S.M. Glukhov;D.E. Shumkov;Yu.V. Volchikhina
Nuclear Engineering and Technology
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v.55
no.6
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pp.2088-2095
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2023
The safety of nuclear installations is largely determined by the tightness of fuel elements cladding. As the Fukushima nuclear accident showed, the main task in case of loss of power supply is to ensure reliable removal of residual heat release from spent fuel pool (SFP) with irradiated fuel assemblies (IFAs). The paper presents the results of calculated-experimental studies and thermal-hydraulic modeling of temperature storage modes of IFAs in SFP. Experimental studies of SFP's temperature regime and calculated evaluation of residual heat removal due to the thermal conductivity of building structures surrounding the SFP were performed. To ensure the safe operation of research reactors, it's necessary to know the IFA's residual heat power (RHP) in the reactor and SFP, which is determined depending on the operating time of fuel assemblies (FAs) and the IFAs calculated holding time. The FAs operating time depends on the reactor energy output. The IFAs calculated holding time is determined by the fuel burnup, U-235 mass in the fuel, and reactor utilization factor. The IFAs fuel burnup was calculated using the MCU-PTR program. Also presented are the RHP's calculation results using some of the empirical dependencies. The concept of a passive heat removal system (PHRS) based on thermosyphon's operating principle was proposed.
Magnetic separation technology for small paramagnetic particles has been desired for the volume reduction of contaminated soil from the Fukushima nuclear power plant accident and for the separation of scale and crud from nuclear power plants. However, the magnetic separation for paramagnetic particles requires a superconducting high gradient magnetic separation system applied, hence expanding the bore diameter of the magnets is necessary for mass processing and the initial and running costs would be enormous. The use of high magnetic fields makes safe onsite operation difficult, and there is an industrial need to increase the magnetic separation efficiency for paramagnetic particles in as low a magnetic field as possible. Therefore, we have been developing a magnetic separation system combined with a selection tube, which can separate small paramagnetic particles in a low magnetic field. In the previous technique we developed, a certain range of particle size was classified, and the classified particles were captured by magnetic separation. In this new approach, the fluid control method has been improved in order to the selectively classify particles of various diameters by using a multi-stage selection tube. The soil classification using a multi-stage selection tube was studied by calculation and experiment, and good results were obtained. In this paper, we report the effectiveness of the multi-stage selection tube was examined.
Pressing demands of economic competitiveness, the need for large-scale deployment, minimizing the need of human intervention, and experience from the past events and incidents at operating reactors have guided the evolution and innovations in reactor technologies. Indian innovative reactor 'AHWR' is a pressure-tube type natural circulation based boiling water reactor that is designed to meet such requirements, which essentially reflect the needs of next generation reactors. The reactor employs various passive features to prevent and mitigate accidental conditions, like a slightly negative void reactivity coefficient, passive poison injection to scram the reactor in event of failure of the wired shutdown systems, a large elevated pool of water as a heat sink inside the containment, passive decay heat removal based on natural circulation and passive valves, passive ECC injection, etc. It is designed to meet the fundamental safety requirements of safe shutdown, safe decay heat removal and confinement of activity with no impact in public domain, and hence, no need for emergency planning under all conceivable scenarios. This paper examines the role of the various passive safety systems in prevention and mitigation of severe plant conditions that may arise in event of multiple failures. For the purpose of demonstration of the effectiveness of its passive features, postulated scenarios on the lines of three major severe accidents in the history of nuclear power reactors are considered, namely; the Three Mile Island (TMI), Chernobyl and Fukushima accidents. Severe plant conditions along the lines of these scenarios are postulated to the extent conceivable in the reactor under consideration and analyzed using best estimate system thermal-hydraulics code RELAP5/Mod3.2. It is found that the various passive systems incorporated enable the reactor to tolerate the postulated accident conditions without causing severe plant conditions and core degradation.
In order to measure the Radionuclides and Concentration, the directly grinded land samples (river soil, pine leaves and mugwort) among the environment samples around the nuclear power plant were filled in a 450 mL Marinelli beaker and weighed to obtain the dry mass ratio of the samples. Then the background and land samples were measured for 80,000 sec. The analysis of the collected land samples showed that most of them contained less radiation nuclide than the detection minimum limit in the 'Ministry of Education, Science and Technology Public Notice No. 2010-32.'In others, the natural radionuclides $^{40}K$ were detected. Of the products of nuclear reaction discharged by a nuclear reaction, $^{134}Cs$ and $^{137}Cs$ are more easily detected, and their discharge sources can be traced using the relative ratio. Although the radioactive concentration in the vicinity of Kori Nuclear Power Plant, which is more than 1,100km away from Fukushima, the Japanese nuclear accident site, continuous monitoring is needed as the radionuclides can still be accumulated in the soil or animals and plants.
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.
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.21
no.6
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pp.395-408
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2018
Even after the Fukushima nuclear accident in 2011, the rate of production of electric energy using nuclear energy is increasing, but there is a great danger such as the radioactive waste produced when using nuclear power, the catastrophic accident of nuclear power plant, and connection with nuclear weapons. In particular, Cs present in the ionic form of alkaline elements has a long half-life (30.17 years) because it is readily absorbed by the organism and emits intense gamma rays, thus presenting a serious radiation hazard. Therefore, it must be completely removed before it can be released into the natural ecosystem, because it can adversely affect not only humans but also natural ecosystems. Many adsorbents and ion exchangers which have high Cs removal efficiency have been used in recent years to completely separate and remove by self separation in water. Many adsorbents and ion exchangers which have high Cs removal efficiency have been used in recent years to completely separate and remove by self separation in water. In addition, researches have been doing to synthesize magnetic materials with adsorbents such as HCF and PB, and it shows a great effect in the removal rate of Cs present in wastewater or the maximum Cs adsorption amount. In particular, when a magnetic material was applied, excellent results were obtained in which only Cs was selectively removed from other cations. However, new problems such as applicability in the sea where Cs is directly released, applicability in various pH ranges, and failure to preserve the magnetizing force possessed by the magnetic body have been found. However, researches using ferromagnetic field with stronger magnetic properties than those of magnetic bodies is considered to be insufficient. Therefore, it is considered that if the researches combining the ferromagnetic field with the magnetization ability and functional adsorbents more actively, the radioactive material Cs which adversely affects the natural ecosystem can be effectively removed.
This paper presents a Combined solar-wave Power Generation (CPG) concept that the CPG unit is maintained as buoyant at the level of sea water and it is also supported by a submerged tunnel, with the aim of supplying emergency electric power during the station blackout events of nuclear power plants. The CPG concept has been motivated from the 2011 Fukushima-Daiichi Accidents due to the loss of both offsite AC power and emergency diesel power caused by natural hazards such as earthquake and tsunami. The CPG is conceptualized by applying different types and different sites for emergency power generation, in order to reduce common cause failures of emergency power suppliers due to natural hazards. Thus, the CPG can provide a new mean for supplying emergency electric power during station blackout events of nuclear power plants. For this application, the CPG requirements are described with a typical configuration at the ocean side of a submerged tunnel.
Remote response technology has advanced to the extent that a robot system, if properly designed and deployed, may greatly help respond to beyond-design-basis accidents at nuclear power plants. Particularly in the aftermath of the Fukushima accident, there is increasing interest in developing disaster robots that can be deployed in lieu of a human operator to the field to perform mitigating actions in the harsh environment caused by extreme natural hazards. The nuclear robotics team of the Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI) is also endeavoring to construct disaster robots and, first of all, is interested in finding out to what extent safety benefits can be achieved by such a disaster robotic system. This paper discusses a new approach based on the probabilistic risk assessment (PRA) technique, which can be used to quantify safety benefits associated with disaster robots, along with a case study for seismic-induced station blackout condition. The results indicate that to avoid core damage in this special case a robot system with reliability > 0.65 is needed because otherwise core damage is inevitable. Therefore, considerable efforts are needed to improve the reliability of disaster robots, because without assurance of high reliability, remote response techniques will not be practically used.
Seismic risk has received increased attention since the 2011 Fukushima accident in Japan. The seismic risk of a nuclear power plant is evaluated via seismic probabilistic safety assessment (PSA), for which several methods are available. Recently, the discrete approach has become widely used. This approximates the seismic risk by discretizing the ground motion level interval into a small number of subintervals with the expectation of providing a conservative result. The present study examines the effect of the number of subintervals upon the results of seismic risk quantification. It is demonstrated that a small number of subintervals may lead to either an underestimation or overestimation of the seismic risk depending on the ground motion level. The present paper also provides a method for finding the boundaries between overestimation and underestimation regions, and illustrates the effect of the number of subintervals upon the seismic risk evaluation with an example. By providing a method for determining the effect of a small number of subintervals upon the results of seismic risk quantification, the present study will assist seismic PSA analysts to determine the appropriate number of subintervals and to better understand seismic risk quantification.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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