Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology
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제1권1호
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pp.1-7
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2013
The safe management of radioactive waste is a national task required for sustainable generation of nuclear power and for energy self-reliance in Korea. Since the initial introduction of nuclear power to Korea in 1978, rapid growth in nuclear power has been achieved. This large nuclear power generation program has produced a significant amount of radioactive waste, both low- and intermediate-level waste (LILW) and spent nuclear fuel (SNF); and the amount of waste is steadily growing. For the management of LILW, the Wolsong LILW Disposal Center, which has a final waste disposal capacity of 800,000 drums, is under construction, and is expected to be completed by June 2014. Korean policy about how to manage the SNF has not yet been decided. In 2004, the Atomic Energy Commission decided that a national policy for SNF management should be established considering both technological development and public consensus. Currently, SNF is being stored at reactor sites under the responsibility of plant operator. The at-reactor SNF storage capacity will run out starting in 2024. In this paper, the fundamental principles and steps for implementation of a Korean policy for national radioactive waste management are introduced. Korean practices and prospects regarding radioactive waste management are also summarized, with a focus on strategy for policy-making on SNF management.
As there has arisen a concern that failure of the high burnup fuel under the reactivity-insertion accident(RIA) may occur at the energy lower than the expected, fuel behavior under the rod ejection accident in a typical Westinghouse-designed 950 MWe PWR was analyzed by using the three dimensional nodal transient neutronics code, PANBOX2 and the transient fuel rod performance analysis code, FRAP-T6. Fuel failure criteria versus the burnup was conservatively derived taking into account available test data and the possible fuel failure mechanisms. The high burnup and longer cycle length fuel loading scheme of a peak rod turnup of 68 MWD/kgU was selected for the analysis. Except three dimensional core neutronics calculation, the analysis used the same core conditions and assumptions as the conventional zero dimensional analysis. Results of three dimensional analysis showed that the peak fuel enthalpy during the rod ejection accident is less than one third of that calculated by the conventional zero dimensional analysis methodology and the fraction of fuel failure in the core is less than 4 %. Therefore, it can be said that the current design limit of less than 10 percent fuel failure and maintaining the core coolable geometry would be adequately satisfied under the rod ejection accident, even though the conservative fuel failure criteria derived from the test data are applied.
This study set the pyroprocess facility at an engineering scale as a cost object, and presented the cost consumed during the unit processes of the pyroprocess. For the cost calculation, the activity based costing (ABC) method was used instead of the engineering cost estimation method, which calculates the cost based on the conceptual design of the pyroprocess facility. The calculation results demonstrate that the pyroprocess facility's unit process cost is $194/kgHM for pretreatment, $298/kgHM for electrochemical reduction, $226/kgHM for electrorefining, and $299/kgHM for electrowinning. An analysis demonstrated that the share of each unit process cost among the total pyroprocess cost is as follows: 19% for pretreatment, 29% for electrochemical reduction, 22% for electrorefining, and 30% for electrowinning. The total unit cost of the pyroprocess was calculated at $1,017/kgHM. In the end, electrochemical reduction and the electrowinning process took up most of the cost, and the individual costs for these two processes was found to be similar. This is because significant raw material cost is required for the electrochemical reduction process, which uses platinum as an anode electrode. In addition, significant raw material costs are required, such as for $Li_3PO_4$, which is used a lot during the salt purification process.
본 논문은 국내 외 사용후핵연료 및 방사성폐기물 관리 현안 분석을 바탕으로 향후 나아갈 방향을 제시한다. 원자력 발전을 앞서 이용해 온 미국 사례를 중심으로 다양한 국가들의 처분장 확보 및 실패 사례와 최근의 관리 정책 기조를 정리하였다. 아울러, 원전 해체에 따른 고선량 방사성폐기물, 핵안보 사안 그리고 핵연료 전주기 관점에서 평가한 경제성 기반 정책 수립의 필요성을 논하였다. 사용후핵연료 및 방사성폐기물 관리의 핵심 사안을 세부적으로 중간저장, 영구처분 그리고 재처리로 분류하고 기술 검토와 인허가 체제 구축 및 연구 추진 방향성에 대한 정책 제언을 담았다.
The IAEA launched the International Project on Innovative Nuclear Reactors and Fuel Cycles (INPRO) and developed the INPRO Methodology to provide guidelines and to assess the characteristics of a future innovative nuclear energy system in areas such as safety, economics, waste management, and proliferation resistance. The proliferation resistance area of the INPRO Methodology is reviewed here, and modifications for further improvements are proposed. The evaluation metrics including the evaluation parameters, evaluation scales and acceptance limits are developed for a practical application of the methodology to assess the proliferation resistance. The proliferation resistant characteristics of the DUPIC fuel cycle are assessed by applying the modified INPRO Methodology based on the developed evaluation metrics and acceptance criteria. The evaluation procedure and the metrics can be utilized as a reference for an evaluation of the proliferation resistance of a future innovative nuclear energy system.
KMRR(다목적 연구용원자로) 핵연료의 알루미늄 피복재의 부식거동을 평가하기 위해, 부식 예측치와 노내 부식 실측치의 비교를 통해 유도된 열속인자를 도입한 수정된 Griess 경험식을 유도하였다. KMRR 핵연료의 건전성이 유지되는 부식의 설계기준으로써는 산화층의 박리 방지가 보수적으로 설정되었으며, 산화층의 박리는 산화층에서의 온도차이가 114$^{\circ}C$ 이상에서 일어난다고 보수적으로 가정하였다. KMRR 핵연료의 출력이력을 첫 주기부터 평형주기까지 분석하여, 한계출력이력을 결정하였다. 한계출력이력을 가진 KMRR 핵연료의 부식량 예측계산 결과, 최대 산화층의 두께는 50$\mu\textrm{m}$ 이하였으며, 산화층 박리의 설계기준은 2배의 여유도를 가지고 만족하였다. 따라서, KMRR 핵연료는 피복재의 부식으로 인해 손상되지 않을 것으로 판단된다. 그러나, 수정된 Griess 부식경험식의 KMRR에의 적용 타당성은 KMRR 핵연료의 부식 감시를 통해 추가로 검증될 필요성이 있다.
Leading national R&D project to design a PWR spent nuclear fuel interim dry storage system that has been under development since mid-2009, which consists of a dual purpose metal cask and concrete storage cask. To ensure the safe operation of dry storage systems in foreign countries, major confinement monitoring techniques currently consist of pressure and temperature measurement. In the case of a dual purpose metal cask, a pressure sensor is installed in the interspace of bolted double lid(primary and secondary lid) in order to measure pressure. A concrete storage cask is a canister based system made of double/redundant welded lid to ensure confinement integrity. For this reason, confinement monitoring method is real time temperature measurement by thermocouple placed in the air flow(air intake and exit) of the concrete structure(over pack and module). The use of various monitoring technologies and operating experiences for the interim dry storage system over the last decades in foreign countries were analyzed. On the basis of the analysis above, development of the confinement monitoring technology that can be used optimally in our system will be available in the near future.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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