Spent nuclear fuel, which can degrade during long-term storage, must be transported intact in normal transport conditions. In this regard, many studies, including those involving Multi-Modal Transportation Test (MMTT) campaigns, have been conducted. In order to transport the spent fuel safely, a tie-down structure for supporting and transporting a cask containing the spent fuel is essential. To ensure its structural integrity, a method for finding an optimum conceptual design for the tie-down structure is presented. An optimized transportation test model of a tie-down structure for the KORAD-21 metal cask is derived based on the proposed optimization approach, and the transportation test model is manufactured by redesigning the optimized model to enable its producibility. The topology optimization approach presented in this paper can be used to obtain optimum conceptual designs of tie-down structures developed in the future.
Yun, Mirae;Christian, Robby;Kim, Bo Gyung;Almomani, Belal;Ham, Jaehyun;Lee, Sanghoon;Kang, Hyun Gook
Nuclear Engineering and Technology
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제49권4호
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pp.721-733
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2017
When temporary spent fuel storage pools at nuclear power plants reach their capacity limit, the spent fuel must be moved to an alternative storage facility. However, radioactive materials must be handled and stored carefully to avoid severe consequences to the environment. In this study, the risks of three potential accident scenarios (i.e., maritime transportation, an aircraft crashing into an interim storage facility, and on-site transportation) associated with the spent fuel transportation process were analyzed using a probabilistic approach. For each scenario, the probabilities and the consequences were calculated separately to assess the risks: the probabilities were calculated using existing data and statistical models, and the consequences were calculated using computation models. Risk assessment software was developed to conveniently integrate the three scenarios. The risks were analyzed using the developed software according to the shipment route, building characteristics, and spent fuel handling environment. As a result of the risk analysis with varying accident conditions, transportation and storage strategies with relatively low risk were developed for regulators and licensees. The focus of this study was the risk assessment methodology; however, the applied model and input data have some uncertainties. Further research to reduce these uncertainties will improve the accuracy of this model.
Seongji Han;Gil-Eon Jeong;Hyeonbeen Lee;Woo-Seok Choi;Jin-Gyun Kim
Nuclear Engineering and Technology
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제55권11호
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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.
Cho, Sang Soon;Choi, Woo Seok;Seo, Ki-Seog;Yang, Yun-Young
한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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한국방사성폐기물학회 2017년도 춘계학술논문요약집
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pp.155-156
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2017
In this study, the structural integrity of the spent nuclear fuel assemblies was evaluated by carrying out a 0.3 m drop impact analysis, one of the normal transportation conditions of the nuclear fuel assemblies. For this purpose, the spent nuclear fuel assembly was modeled in detail as beam elements, and a coupled model for impact analysis was developed by inserting the modeled nuclear fuel assemblies into a cask.
In Korea, although the concept of dry storage system for PWR spent fuels first emerged in the early 1990s, wet storage inside nuclear reactor buildings remains the dominant storage paradigm. Furthermore, as the amount of discharged fuel from nuclear power plants increases, nuclear power plants are confronted with the problem of meeting storage capacity demand. Various measures have been taken to resolve this problem. Dry storage systems along with transportation of spent fuel either on-site or off-site are regarded as the most feasible measure. In order to develop dry storage and transportation system safety analyses, development of design techniques, full scale performance tests, and research on key material degradation should be conducted. This paper deals with two topics, structural analysis methodology to assess cumulative damage to transportation packages and the effects of an aircraft engine crash on a dual purpose cask. These newly emerging issues are selected from among the many technical issues related to the development of transportation and storage systems of spent fuels. In the design process, appropriate analytical methods, procedures, and tools are used in conjunction with a suitably selected test procedure and assumptions such as jet engine simulation for postulated design events and a beyond design basis accident.
During demonstrations of a process conditioning spent nuclear fuels, it is necessary to transport and handle Spent fuel road cuts from Post Irradiation Examination facility to Slitting device in The hot cell. the spent fuel pellets which are highly radioactive materials are separated with its clad and are fed into the next conditioning process. For this, a spent fuel rod, 3.5 m long, is cut by 25 cm long which is suitable length for the decladding process. These rod-cuts are packed into the capsule and are moved to the ACPF(Advanced spent nuclear fuel Conditioning Process Facility). In the ACPF, Once the capsule is unloaded in the ACPF, Capsule is taken out one-by-one and installed on the decladding device. In these processes, the crushed spent fuel pellet can be scattered inside the facilities and thus it contaminate the hot cell. In this paper, we developed the specially designed transportation and storage device for spent nuclear fuel capsules.
This paper aims to evaluate the mechanical integrity for Spent Nuclear Fuel (SNF) cladding under lateral loads during transportation. The evaluation process requires a conservative consideration of the degradation conditions of SNF cladding, especially the hydride effect, which reduces the ductility of the cladding. The dynamic forces occurring during the drop event are pinch force, axial force and bending moment. Among those forces, axial force and bending moment can induce transverse tearing of cladding. Our assessment of 14 × 14 PWR SNF was performed using finite element analysis considering SNF characteristics. We also considered the probabilistic procedures with a Monte Carlo method and a reliability evaluation. The evaluation results revealed that there was no probability of damage under normal conditions, and that under accident conditions the probability was small for transverse failure mode.
The project for "Development of Advanced Spent Fuel Management Technology" has a plan of a demonstration for the Advanced Management Process in the hot cell of IMEF. The Advanced Management Process are being developed for efficient and safe management of spent fuels. For the demonstration, several devices which are used to safely transport and handle nuclear materials without scattering have been derived by analyzing the Advanced Management Process, object nuclear material and modules of process equipment and performing graphical simulation of transportation/handling by computers. For verification, powder transportation vessel and handling device have been designed and manufactured. And several tests such as transporting, grappling, rotating the vessel have been performed. Also, the design requirements of transportation/handling equipment have been analyzed based on test results and process studies. The developed design requirements in this research will be used as the design data for the Advanced Management Process.
최근 국내 원전의 경수로 사용후핵연료 습식 저장시설의 포화시점이 다가옴에 따라 운반 및 저장용기를 이용한 건식저장시스템 개발이 활발하게 수행되고 있다. 일반적으로 사용후핵연료 운반 및 저장용기 설계를 위한 차폐해석 시 장전 가능 연료 중 가장 보수적인 연료를 설계기준연료로 선정하여 해석을 수행한다. 그러나 실제 금속 운반용기에 장전되는 사용후핵연료는 해석평가에 적용된 설계기준연료에 한정되지 않고 다양하기 때문에 초기농축도, 연소도, 최소냉각기간의 특성을 고려한 차폐평가를 통하여 장전가능 여부가 결정된다. 이에 본 연구에서는 금속 겸용용기에 장전 가능한 연료를 대상으로 국내 운반기준을 만족하는 최소냉각기간의 결정을 위한 차폐해석 방법을 기술하였다. 특히 발생량이 많은 초기농축도 3.0~4.5wt%의 사용후핵연료는 차폐해석 구간을 세분화하여 평가하여 연구결과의 활용에 효율성을 높이고자 하였다. 차폐평가를 통해 2008년까지 국내 원전에서 발생한 장전대상연료 중 약 81%의 사용후 핵연료를 금속겸용용기로 운반할 수 있는것으로 평가되었다. 본 연구결과를 통해 금속 겸용용기의 운반조건에 장전 가능한 연료의 특성을 제시함으로써 운반 시 운영절차의 개발을 위한 기술적 근거 수립에 도움이 되고자 한다.
In this study, the impact load resulting from collision with the fuel rods of surrogate spent nuclear fuel (SNF) assemblies was measured during a rolling test based on an analysis of the data from surrogate SNF-loaded sea transportation tests. Unfortunately, during the sea transportation tests, excessive rolling motion occurred on the ship during the test, causing the assemblies to slip and collide with the canister. Hence, we designed and conducted a separate test to simulate rolling in sea transportation to determine whether such impact loads can occur under normal conditions of SNF transport, with the test conditions for the fuel assembly to slide within the basket experimentally determined. Rolling tests were conducted while varying the rolling angle and frequency to determine the angles and frequencies at which the assemblies experienced slippage. The test results show that slippage of SNF assemblies can occur at angles of approximately 14° or greater because of rolling motion, which can generate impact loads. However, this result exceeds the conditions under which a vessel can depart for coastal navigation, thus deviating from the normal conditions required for SNF transport. Consequently, it is not necessary to consider such loads when evaluating the integrity of SNFs under normal transportation conditions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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