방사성폐기물학회지 Volume 17 Number 3 (p.313-319)

|Technical Paper|
Heat Transfer Modeling by the Contact Condition and the Hole Distance for A-KRS Vertical Disposal

A-KRS 수직 처분공 접촉 조건 및 처분공 간의 거리에 따른 열전달 해석
키워드 :
A-KRS,Heat transfer modeling,Vertical disposal hole,Contact condition,Clearance,A-KRS,열전달 해석,수직 처분공,접촉 조건,공차

목차

1. 서론
2. 열전달 해석 조건
   2.1 수치 해석 열전달 방정식
   2.2 모나자이트 세라믹 발열량
   2.3 경계조건
3. 모델링 해석 결과
   3.1 시간에 따른 완충재 온도 분포
   3.2 처분공 수직 방향 온도 분포
   3.3 처분공 수평 방향 온도 분포
4. 결론
REFERENCE

초록

A-KRS는 한국원자력연구원에서 개발한 파이로프로세싱 처리된 폐기물을 처분하는 개념이다. 고준위 방사성폐기물은 파이로프로세싱에 의하여 최소화되며, 최종 발생된 고준위 방사성폐기물은 모나자이트 세라믹 폐기물 형태로 제조된다. 모나자이트 세라믹 폐기물은 처분공에 영구 처분되어 열을 발생시킨다. 발생된 열은 폐기물을 보호하는 캐니스터 및 완충재의 온도를 상승시켜 설계 기준을 초과 시킬 수 있다. 온도는 처분공 간의 거리로 조절 가능하며 한국원자력연구원에서 해석한 바 있다. 한국원자력연구원에서 해석한 경계조건은 완벽 접촉을 가정한 것이기 때문에, 최초 처분 시에 발생하는 간격에 의해 발생하는 열 저항에 의한 온도 분포는 알 수 없다. 이를 보완하기 위하여, 본 논문에서는 최초 처분 시 존재하는 간격에 의한 열 전달 해석을 수행하였다. 또한 발열체와 캐니스터 간의 공극을 추가하여 온도 분포 해석을 수행하였다. COMSOL 전산해석 소프트웨어를 이용하여 열전달 해석을 수행하였다.
The A-KRS (Advanced Korean Reference Disposal System) is the disposal concept for pyroprocessed waste, which has been developed by the Korea Atomic Energy Research Institute. In this disposal concept, the amount of high-level radioactive waste is minimized using pyrochemical process, called pyroprocessing. The produced pyroprocessed waste is then solidified in the form of monazite ceramic. The final product of ceramic wastes will be disposed of in a deep geological repository. By the way, the decay heat is generated due to the radioactive decay of fission products and raises the temperature of buffer materials in the near field of radioactive waste repository. However, the buffer temperature must be kept below 100℃ according to the safety regulation. Usually, the temperature can be controlled by variation of the canister interdistance. However, KAERI has modelled thermal analysis under the boundary condition, where the waste canisters are in direct contact with each other. Therefore, a reliable temperature analysis in the disposal system may fail because of unknown thermal resistence values caused by the spatial gap between waste canisters. In the present work, we have performed thermal analyses considering the gap between heating elements and canisters at the beginning of canister loading into the radioactive waste repository. All thermal analyses were performed using the COMSOL software package.