Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.18
no.spc
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pp.75-87
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2020
The Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI) has developed geological repository systems for the disposal of high-level wastes and spent nuclear fuels (SNFs) in South Korea. The purpose of the most recently developed system, the improved KAERI Reference Disposal System Plus (KRS+), is to dispose of all SNFs in Korea with improved disposal area efficiency. In this paper, a system-level safety assessment model for the KRS+ is presented with long-term assessment results. A system-level model is used to evaluate the overall performance of the disposal system rather than simulating a single component. Because a repository site in Korea has yet to be selected, a conceptual model is used to describe the proposed disposal system. Some uncertain parameters are incorporated into the model for the future site selection process. These parameters include options for a fractured pathway in a geosphere, parameters for radionuclide migration, and repository design dimensions. Two types of SNF, PULS7 from a pressurized water reactor and Canada Deuterium Uranium from a heavy water reactor, were selected as a reference inventory considering the future cumulative stock of SNFs in Korea. The highest peak radiological dose to a representative public was estimated to be 8.19×10-4 mSv·yr-1, primarily from 129I. The proposed KRS+ design is expected to have a high safety margin that is on the order of two times lower than the dose limit criterion of 0.1 mSv·yr-1.
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.19
no.3
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pp.331-338
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2021
Extensive studies have been conducted on thermal conductivity of bentonite buffer materials, as it affects the safety performance of barriers engineered to contain high-level radioactive waste. Bentonite is composed of several minerals, and studies have shown that the difference in the thermal conductivity of bentonites is due to the variation in their mineral composition. However, the specific reasons contributing to the difference, especially with regard to the thermal conductivity of bentonites with similar mineral composition, have not been elucidated. Therefore, in this study, bentonites with significantly different thermal conductivities, but of similar mineral compositions, are investigated. Most bentonites contain more than 60% of montmorillonite. Therefore, it is believed that the exchangeable cations of montmorillonite could affect the thermal conductivity of bentonites. The effect of bentonite type was comparatively analyzed and was verified through the effective medium model for thermal conductivity. Our results show that Ca-type bentonites have a higher thermal conductivity than Na-type bentonites.
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.20
no.2
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pp.185-192
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2022
A compacted bentonite buffer is a major component of engineered barrier systems, which are designed for the disposal of high-level radioactive waste. In most countries, the target temperature required to maintain safe functioning is below 100℃. If the target temperature of the compacted bentonite buffer can be increased above 100℃, the disposal area can be dramatically reduced. To increase the target temperature of the buffer, it is necessary to investigate its properties at temperatures above 100℃. Although some studies have investigated thermal-hydraulic properties above 100℃, few have evaluated the water suction of compacted bentonite. This study addresses that knowledge gap by evaluating the water suction variation for compacted Korean bentonite in the 25-150℃ range, with initial saturations of 0 and 0.22 under constant saturation conditions. We found that water suction decreased by 5-20% for a temperature increase of 100-150℃.
Jung, Kang Il;Kim, Min Seong;Jeong, Noh Gyeom;Park, Jin Beak
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.15
no.1
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pp.65-82
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2017
The result of a preliminary safety assessment that was completed by applying the radionuclide inventory calculated on the basis of available data from radioactive waste generation agencies suggested that many difficulties are to be expected with regard to disposal safety and operation. Based on the results of the preliminary safety assessment of the entire disposal system, in this paper, a unit package exceeding the safety goal is selected that occupies a large proportion of radionuclides in intermediate-level radioactive waste. We introduce restrictions on the amount of radioactivity in a way that excludes the high surface dose rate of the package. The radioactivity limit for disposal will be used as the baseline data for establishing the acceptance criteria and the disposal criteria for each disposal facility to meet the safety standards. It is necessary to draw up a comprehensive safety development plan for the Gyeongju waste disposal facility that will contribute to the construction of a Safety Case for the safety optimization of radioactive waste disposal facilities.
The mechanical and thermal properties of the rock masses can affect the performance associated with both the isolating and retarding capacities of radioactive materials within the deep geological disposal system for High-Level Radioactive Waste (HLW). In this study, the essential parameters for the site descriptive model (SDM) related to the rock mechanics and thermal properties of the HLW disposal facilities site were reviewed, and the technical background was explored through the cases of the preceding site descriptive models developed by SKB (Swedish Nuclear and Fuel Management Company), Sweden and Posiva, Finland. SKB and Posiva studied parameters essential for the investigation and evaluation of mechanical and thermal properties, and derived a rock mechanics site descriptive model for safety evaluation and construction of the HLW disposal facilities. The rock mechanics SDM includes the results obtained from investigation and evaluation of the strength and deformability of intact rocks, fractures, and fractured rock masses, as well as the geometry of large-scaled deformation zones, the small-scaled fracture network system, thermal properties of rocks, and the in situ stress distribution of the disposal site. In addition, the site descriptive model should provide the sensitivity analysis results for the input parameters, and present the results obtained from evaluation of uncertainty.
A cold spray coating (CSC) of copper was studied for its application to a high-level radioactive waste (HLW) disposal canister. Several copper coatings of 10 mm thick were fabricated using two kinds of copper powders with different oxygen contents, and SS 304 and nodular cast iron were used as their base metal substrates. The fabricated CSC coppers showed a high tensile strength but were brittle in comparison with conventional non-coating copper, hereinafter defined to as "commercial copper". The corrosion behavior of CSC coppers was evaluated by comparison with commercial coppers, such as extruded and forged coppers. The polarization test results showed that the corrosion potential of the CSC coppers was closely related to its purity; low-purity (i.e., high oxygen content) copper exhibited a lower corrosion potential, and high-purity copper exhibited a relatively high corrosion potential. The corrosion rate converted from the measured corrosion current was not, however, dependent on its purity: CSC copper showed a little higher rate than that of commercial copper. Immersion tests in aqueous HCl solution showed that CSC coppers were more susceptible to corrosion, i.e., they had a higher corrosion rate. However, the difference was not significant between commercial copper and high-purity CSC copper. The decrease of corrosion was observed in a humid air test presumably due to the formation of a protective passive film. In conclusion, the results of this study indicate that CSC application of copper could be a useful option for fabricating a copper HLW disposal canister.
The spent nuclear fuel is burned during the planned cycle in the plant and then generates elements such as actinide series, fission products, and plutonium with a long half-life. An 'interim storage' step is needed to manage the high radioactivity and heat emitted by nuclides until permanent-disposal. In the case of Korea, there is no space to dispose of high-level radioactive waste after use, so there is a need for a period of time using interim storage. Therefore, the intensity of neutrons and gamma-ray must be determined to ensure the integrity of spent nuclear fuel during interim storage. In particular, the most important thing in spent nuclear fuel is burnup evaluation, estimation of the source term of neutrons and gamma-ray is regarded as a reference measurement of the burnup evaluation. In this study, an analysis of spent nuclear fuel was conducted by setting up a virtual fuel burnup case based on CE16×16 fuel to check the total amount and spectrum of neutron, gamma radiation produced. The correlation between BU (burnup), IE (enrichment), and CT (cooling time) will be identified through spent nuclear fuel burnup calculation. In addition, the composition of nuclide inventory, actinide and fission products can be identified.
Proceedings of the Korean Radioactive Waste Society Conference
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2003.11a
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pp.168-171
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2003
The IMEF(Irradiated Materials Examination Facility), located in KAERI site, is a hot cell facility to test and evaluate the irradiation defects or embrittlement through post-irradiation examination(PIEs) of irradiated nuclear fuels and structural materials which are come from HANARO research reactor and commercial nuclear power plants. Therefore, to carry out its own function, the high level solid radioactive wastes, produced through PIEs, are periodically carried out and managed from hot cell to monolith. So far, approximately 30 drums which contains 50 liters are transported to monolith, and it is shown that the quantity is slowly increasing, In this paper, the procedures and work contents of the high level solid radwaste carrying out and management for IMEF are described in detail.
When reactor coolant leaks occur due to cracks of a steam generator's tube, radioactive materials contained in the primary cooling water in nuclear power plant are forced out toward the secondary systems. At this time the secondary water purification resin in the ion exchange resin tower of the steam generator blowdown system is contaminated by the radioactivity of the leaked radioactive materials, so we pack this in special containers and store temporarily because we could not dispose it by ourselves. If steam generator tube leakage occurs, it produces contaminated spent resins annually about 5,000~7,000 liters. This may increase the amount of nuclear waste productions, a disposal working cost and a unit price of generating electricity in the plant. For this reasons, it is required to develop a decontamination process technique for reducing the radioactive level of these resins enough to handle by the self-disposal method. In this research, First, Investigated the structure and properties of the ion exchange resin used in a steam generator blowdown system. Second, Checked for a occurrence status of contaminated spent resin and a disposal technology. Third, identified the chemical characteristics of the waste radionuclides of the spent resin, and examined ionic bonding and separation mechanism of radioactive nuclear species and a spent resin. Finally, we carried out the decontamination experiment using chemicals, ultrasound, microbubbles, supercritical carbon dioxide to process these spent resin. In the case of the spent resin decontamination method using chemicals, the higher the concentration of the drug decontamination efficiency was higher. In the ultrasound method, foreign matter of the spent resin was removed and was found that the level of radioactivity is below of the MDA. In the microbubbles method, we found that the concentration of the radioactivity decreased after the experiment, so it can be used to the decontamination process of the spent resin. In supercritical carbon dioxide method, we found that it also had a high decontamination efficiency. According to the results of these experiments, almost all decontamination method had a high efficiency, but considering the amounts of the secondary waste productions and work environment of the nuclear power plant, we judged the ultrasound and supercritical carbon dioxide method are suitable for application to the plant and we established the plant applicable decontamination process system on the basis of these two methods.
To identify the feasibility of disposing of spent activated carbon as a clearance level waste, we performed characterization of radioactive pollution for spent activated carbon through radioisotope analysis; results showed that the C-14 concentrations of about half of the spent activated carbon samples taken from Korean NPPs exceeded the clearance level limit. In this situation, we selected thermal treatment technology to remove C-14 and analyzed the moisture content and thermal characteristics. The results of the moisture content analysis showed that the moisture content of the spent activated carbon is in the range of 1.2-23.9 wt% depending on the operation and storage conditions. The results of TGA indicated that most of the spent activated carbon lost weight in 3 temperature ranges. Through py-GC/MS analysis based on the result of TGA, we found that activated carbon loses weight rapidly with moisture desorption reaching to $100^{\circ}C$ and desorbs various organic and inorganic carbon compounds reaching to $200^{\circ}C$. The result of pyrolysis analysis showed that the experiment of C-14 desorption using thermal treatment technology requires at least 3 steps of heat treatment, including a heat treatment at high temperature over $850^{\circ}C$, in order to reduce the C-14 concentration below the clearance level.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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