• Nuclear Engineering and Technology
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• 제50권6호
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• pp.815-819
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• 2018

In this study, criticality safety assessments of the potential for storing transuranic element (TRU) ingots via a pyroprocess were evaluated to determine the appropriate TRU storage design parameters, in this case the ratio of the TRU ingot height to the radius and the number of TRU ingot canisters stacked within a container. Various accident situations were modeled over a modeling period of 5 years for a cumulative inventory of TRU ingots with various water densities in submerged containers and with various pitches between the containers in the facility. Under these combinations, we calculated the threshold of TRU height and radius ratio depending on the number of canisters in a container to keep the stored TRU in a subcritical state. The ratio of the TRU ingot height to radius should not exceed 4.5, 1.1, 0.5, 0.3, and 0.2 for two, three, four, five, and six levels of stacked canisters in a container, respectively.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제47권5호
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• pp.617-623
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• 2015

$ZrO_2$-based composites reinforced with 6.5 vol.% of carbon foam, carbon fiber, and graphite were fabricated using spark plasma sintering, and characterized using scanning electron microscopy and X-ray diffractometry. Their thermal properties were also investigated. The microstructures of the reinforced composites showed that carbon fiber fully reacted with $ZrO_2$, whereas carbon foam and graphite did not. The carbothermal reaction of carbon fiber had a negative effect on the thermal properties of the reinforced $ZrO_2$ composites because of the formation of zirconium oxycarbide. Meanwhile, the addition of carbon foam had a positive effect, increasing the thermal conductivity from 2.86 to $3.38Wm^{-1}K^{-1}$ at $1,100^{\circ}C$. These findings suggest that the homogenous distribution and chemical stability of reinforcement material affect the thermal properties of $ZrO_2$-based composites.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제45권3호
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• pp.367-376
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• 2013

This study investigated mixing scenarios of the low and high conversion ratios (CRs) of fast reactors (FRs). The fuel cycle was modeled so as to minimize the spent fuel (SF) or transuranics (TRU) inventories. The scenarios were modeled for a single low CR of 0.61 and a high CR of 1.0. The study also investigated the mixing scenario of low-high CR and/or high-low CR. The SF and TRU inventories, associated with different scenarios, were compared to those of the light water reactor (LWR) once-through (OT) case. Also, the important isotope concentration and long-term heat (LTH) load were calculated and compared to those of the OT cycle. As a result, it is known that the deployment of FRs of low CR burns more TRU and results in a reduction of the out-of-pile TRU inventory and LTH with low deployment capacity. This study shows that the mixing strategy of FRs of low and high CR can reduce the SF and TRU inventories with lower deployment capacity as compared with a single deployment of FRs of high CR.

• 방사성폐기물학회지
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• 제18권2호
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• pp.207-215
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• 2020

희토류(Rare Earth) 함량이 높은 TRU 생성물 중의 RE 원소를 감소시키기 위하여 RE 원소와 UCl₃의 산화반응을 이용한 RE 제거 공정의 타당성을 HSC Chemistry 코드를 이용하여 검토하였다. 사용후핵연료에 포함된 TRU 원소 및 RE 원소의 조성 및 열역학적 자료를 검토하였으며, UCl₃와의 산화 반응에 따른 평형 자료를 계산하여 공정 가능성을 검토하였다. 실제 파이로 프로세싱 처리를 가정한 물질수지로부터 TRU 생성물의 RE 함량이 다른 두 가지 경우에 대하여 RE 원소 제거율과 TRU 회수율을 평가하였다. TRU 생성물을 산화제인 UCl₃와 반응시켰을 때 각 원소의 Gibbs free energy의 차이에 의한 선택적 산화 반응이 일어났다. 투입된 UCl₃ 양을 조절하여 TRU 회수율을 최대로 유지하면서도 RE 원소를 제거하여 최종생성물의 TRU/RE 비를 증가시킬 수 있는 가능성을 계산 결과로 확인하였다. 본 연구의 결과들은 열역학적 평형 자료에 기반한 결과이므로 실제 공정에 적용하기에는 많은 차이점이 존재한다. 그러나 TRU 물질을 취급하기 어려운 환경에서 파이로프로세싱의 TRU 생성물을 고속로의 핵연료로 공급하기 위한 공정 설계에 중요한 자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제13권4호
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• pp.263-269
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• 2015

산화물 사용후핵연료에 대한 전해환원의 금속전환체를 양극으로 한 전해정련공정에는 LiCl-KCl 공융염에 우라늄 원소뿐 아니라 초우란 원소 및 희토류 원소들이 용해되므로 우라늄을 선택적으로 회수하기 위해서는 우라늄과 다른 원소들이 음극에 전착되는 거동에 대한 연구가 필요하다. LiCl-KCl 공융염 내 희토류 원소의 농도에 따른 음극에서의 전착거동을 고찰하기 위해 U 및 Ce를 기준으로 한 U, Ce, Y 그리고 Nd 원소들의 분리계수에 대한 연구를 수행하였다. Ce 금속을 희생 양극으로 이용하여 정전류 정련반응을 통해 용융염 상과 전착물 상의 U, Ce, Y 그리고 Nd 원소의 농도를 분석하여 이로부터 분리계수를 얻었으며 $UCl_3$ 농도와 $CeCl_3/UCl_3$ 농도비에 따른 분리계수로부터 우라늄을 선택적으로 회수할 수 있는 조건들을 고찰하였다.