Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.19
no.2
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pp.205-214
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2021
Currently, the interim storage pools of spent fuels in South Korea are expected to become saturated from 2024. It is required to prepare an operation plan of a domestic dry storage facility during a long-term period, with the researches on safety evaluation methods. This study modified the FRAPCON code to predict the spent fuel integrity evaluation such as the axial cladding temperature, the hoop stress and hydrogen distribution in dry storage. The cladding temperature in dry storage was calculated using the COBRA-SFS code with the burnup information which was calculated using the FRAPCON code. The hoop stress was calculated using the ideal gas equation with spent fuel information such as rod internal pressure. Numerical analysis method was used to calculate the degree of hydrogen diffusion according to the hydrogen concentration and temperature distribution during a dry storage period. Before 50 years of dry storage, the cladding temperature and hoop stress decreased rapidly. However, after 50 years, they decreased gradually and the cladding temperature was below 400 K. The initial temperature distribution and hydrogen concentration showed a parabolic line, but hydrogen was transferred by the hydrogen concentration and temperature gradient over time.
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.22
no.2
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pp.117-128
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2024
The 300 concrete silo systems installed and operated at the site of Wolsong nuclear power plant (NPP) have been storing CANDU spent nuclear fuel (SNF) under dry conditions since 1992. The dry storage system must be operated safely until SNF is delivered to an interim storage facility or final repository located outside the NPP in accordance with the SNF management policy of the country. The silo dry storage system consists of a concrete structure, liner steel plate in the inner cavity, and fuel basket. Because the components of the silo system are exposed to high energy radiation owing to the high radioactivity of SNF inside, the effects of irradiation during long-term storage must be analyzed. To this end, material specimens of each component were manufactured and subjected to irradiation and strength tests, and mechanical characteristics before and after irradiation were examined. Notably, the mechanical characteristics of the main components of the silo system were affected by irradiation during the storage of spent fuel. The test results will be used to evaluate the long-term behavior of silo systems in the future.
Piotr Konarski;Cedric Cozzo;Grigori Khvostov;Hakim Ferroukhi
Nuclear Engineering and Technology
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v.56
no.2
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pp.728-744
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2024
The presence of hydrogen absorbed by zirconium-based cladding materials during reactor operation can trigger degradation mechanisms and endanger the rod integrity. Ensuring the durability of the rods in extended time-frames like dry storage requires anticipating hydrogen behavior using numerical modeling. In this context, the present paper describes a hydrogen post-processing tool for Falcon - HYPE, a PSI's in-house tool able to calculate hydrogen uptake, transport, thermochemistry, reorientation of hydrides and hydrogen-related failure criteria. The tool extracts all necessary data from a Falcon output file; therefore, it can be considered loosely coupled to Falcon. HYPE has been successfully validated against experimental data and applied to reactor operation and interim storage scenarios to present its capabilities.
This paper presents the neutron dose rate analysis of the new CONSTOR® RBMK-1500/M2 storage cask intended for the spent nuclear fuel storage at Ignalina Nuclear Power Plant in Lithuania. These casks are designed to be stored in a new "closed" type interim storage facility, with the capacity to store up to 202 CONSTOR® RBMK-1500/M2 casks. In 2016 y, the "hot trials" of this new facility were conducted and 10 CONSTOR® RBMK-1500/M2 casks loaded with the spent nuclear fuel were transported to the dedicated storage places in this facility. During "hot trials", the dose rate measurements of the CONSTOR® RBMK-1500/M2 casks were performed as the dose rate is one of the critical parameter to control and it must be below design (and safety) criteria. Therefore, having the actual data of the spent nuclear fuel characteristics, the neutron dose rate modeling of the CONSTOR® RBMK-1500/M2 cask loaded with this particular fuel was also performed. Neutron dose rate modeling was performed using MCNP 5 computer code with very detailed geometrical representation of the cask and the fuel. The obtained modeling results were compared with the measurement results and it was revealed, that modeling results are generally in good agreement with the measurements.
Donghee Lee;Sunghwan Chung;Yongdeog Kim;Taehyung Na
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.21
no.4
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pp.531-541
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2023
The Wolsong Nuclear Power Plant (NPP) operates an on-site spent fuel dry storage facility using concrete silo and vertical module systems. This facility must be safely maintained until the spent nuclear fuel (SNF) is transferred to an external interim or final disposal facility, aligning with national policies on spent nuclear fuel management. The concrete silo system, operational since 1992, requires an aging management review for its long-term operation and potential license renewal. This involves comparing aging management programs of different dry storage systems against the U.S. NRC's guidelines for license renewal of spent nuclear fuel dry storage facilities and the U.S. DOE's program for long-term storage. Based on this comparison, a specific aging management program for the silo system was developed. Furthermore, the facility's current practices-periodic checks of surface dose rate, contamination, weld integrity, leakage, surface and groundwater, cumulative dose, and concrete structure-were evaluated for their suitability in managing the silo system's aging. Based on this review, several improvements were proposed.
CCS (Carbon Capture and Storage) is considered as the most promising interim solution to deal with the greenhouse gas such as $CO_2$ responsible for global warming. Even though carefully chosen geologic formations are known to contain stored gas for a long time period, there are potential risks of leakage. Up to now, applicable risk assessment procedures for the leakage of $CO_2$ are not available. This study presents a basis for risk analysis applicable to a complex geologic storage system. It starts with the classification of potential leakage pathways. Receptors and the leakage effect on them are identified and quantified. Then, a fault tree is constructed, which yields the minimum cut set (i.e., the most vulnerable leakage pathway) and quantifies the probability of the leakage risk through the cut set. The methodology will provide a tool for risk assessment in a CCS project. The outcomes of the assessment will not only ensure the safety of the CCS system but also offer a reliable and efficient monitoring plan.
This paper describes dynamic simulation of the spent fuel storage system which is described by statistical discrete event models. It visualizes flow and queue of system over time, assesses the operational performance of the system acitivies and establishes the system components and streams. It gives information on system organization and operation policy with reference to the design. System was tested and analyzed over a number of critical parameters to establish the optimal system. Workforce schedule and resources with long processing time dominate process. A combination of two workforce shifts a day and two cooling pits gives the optimal solution of storage system. Discrete system simulation is an useful tool to get information on optimal design and operation of the storage system.
Seongji Han;Gil-Eon Jeong;Hyeonbeen Lee;Woo-Seok Choi;Jin-Gyun Kim
Nuclear Engineering and Technology
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v.55
no.11
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pp.4125-4133
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2023
The transportation of spent nuclear fuel is an important process that involves road and sea transport from an interim storage facility to storage and final disposal sites. As spent nuclear fuel poses a significant risk, carefully evaluating its vibration and shock characteristics under normal transport conditions is essential. In this regard, full-scale multi-modal transport tests (MMTT) have been conducted domestically and internationally. In this paper, we discuss the process of developing a multi-body dynamics (MBD) model to analytically simulate conditions that cannot be considered in tests. The MBD model is based on the KORAD-21 transportation system was validated using the Korean MMTT results from 2020 to 2021. This paper summarizes the details of the development and verification of the MBD model for the KORAD-21 transportation system under normal transport test conditions. This approach can be applicable to various transportation scenarios and systems, and the results of this study will help to ensure that nuclear fuel transportation is conducted safely and effectively.
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.13
no.4
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pp.301-313
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2015
The rock cavern storage for spent fuel has been assessed to apply in Korea with reviewing the state of the art of the technologies for surface storage and rock cavern storage of spent fuel. The technical feasibility and economic aspects of the rock cavern storage of spent fuel were also analyzed. A considerable area of flat land isolated from the exterior are needed to meet the requirement for the site of the surface storage facilities. It may, however, not be easy to secure such areas in the mountainous region of Korea. Instead, the spent fuel storage facilities constructed in the rock cavern moderate their demands for the suitable site. As a result, the rock cavern storage is a promising alternative for the storage of spent fuel in the aspect of natural and social environments. The rock cavern storage of spent fuel has several advantages compared with the surface storage, and there is no significant difference on the viewpoint of economy between the two alternatives. In addition, no great technical difficulties are present to apply the rock cavern storage technologies to the storage of domestic spent fuel.
As an at-reactor(AR) storage method o( spent fuel, there are horizontal concrete module type, metal storage cask type, concrete storage cask type, dual purpose (transportation and storage) cask type and multi-purpose (transportation, storage and disposal) cask type. All other types except multi-purpose one have been already used for AR dry storage of spent fuels after obtaining operation license in various foreign countries. Also the development of multi-purpose type has been continued for operation license. In America, Japan, Germany, Canada, Spain, Switzerland, and Czech Republic, etc., AR dry storage facilities are under operation or on propulsion, and spent fuels are transported to interim storage facility or reprocessing plant after dry storage at reactor temporarily. At Wolsung site, in case of Korea, concrete silo type has already been introduced, and it is believed to be inevitable to store spent fuels at reactor temporarily, considering the reality that storage capacity of spent fuel is approaching to the limit in some nuclear power plants. In this report, the system characteristics, design requirements, technical standards and status of AR storage system, which is suitable for domestic site such as Kori, have been studied. In most cases, the licensed period of storage cask is limited up to 20 years and the integrity of material and maintenance of leaktightness are required during the whole service life.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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