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Design of In-DEBS (In-situ Demonstration of Engineered Barrier System) and Analysis on Optimized Manufacturing Conditions for EBS KCI 등재 SCOPUS
In-DEBS 시험장치의 설계 및 공학적방벽의 최적 제작조건 분석
- 언어KOR
- URLhttps://db.koreascholar.com/Article/Detail/371489
pp.25-44
본 연구의 목적은 In-DEBS (In-situ Demonstration of Engineered Barrier System) 시험장치에 대한 설계안을 도출하고, 현장실증용 공학적방벽재의 생산을 위한 최적 제작조건을 도출하는 것이다. 이와 관련하여 그간 한국원자력연구원에서 수행한 실증실험 수행경험과 문헌분석 그리고 선진핵주기 고준위폐기물처분시스템(AKRS)을 근거로 시험장치를 설계하였다. 또한 처분용기와 벤토나이트 완충재는 시험제작을 통해 최적의 제작조건을 도출하였고, 예비 성능평가를 통해 제작된 공학적방벽재의 성능을 검증하였다. In-DEBS 현장시험을 위해서 AKRS의 1/2.3 규모로 설계하였으며, 고른 온도분포의 핵연료 모사를 위하여 설계 전력량 4.2 kW의 알루미늄 재질 몰드히터를 사용하였다. 한편 In-DEBS에 사용될 공학규모 이상의 균질 완충재 블록을 제작하기 위해 플롯팅 다이(floating die) 방식의 프레스 재하 및 냉간등방압프레스(CIP; Cold Isostatic Press) 기법을 국내 최초로 완충재 제작에 적용하였다. 연구결과 AKRS 완충재 블록 제한요건(건조밀도 › 1.6 kg·cm-3)을 충족하기 위해서는 1차로 40 MPa 이상의 플롯팅 다이 프레스 압력을 가하고, 2차로 50 MPa의 CIP 압력이 소요됨을 확인하였다. 또한 완충재 블록 내 센서설치를 위하여 CNC (Computer Numerical Control) 기법을 이용하여 센서위치를 정교하게 성형하였다
The objective of this study is to propose a design for the In-DEBS (In-situ Demonstration of Engineered Barrier System) and suggest optimized conditions for manufacturing engineered barriers. The In-DEBS design was made from the AKRS (Advanced Korea Reference disposal System of HLW), based on performance experience carried out at KAERI (Korea Atomic Energy Research Institute) and from literature reviews. The optimal manufacturing conditions were derived from the test production with regard to the canister and the bentonite buffer. The performance of the manufactured engineered barriers was also evaluated in advance of in-situ application. In-DEBS was designed at 1/2.3 scale of AKRS. An aluminum mold-type heater of 4.2 kW was used to simulate the heating from nuclear fuel. A new methodology using a floating die press and CIP (Cold Isostatic Press) was introduced to fabricate a reliable engineering-scale buffer block for in-situ experiments, leading to a homogeneous and uniform distribution in the densities of the buffer blocks. From the test results, it was found that a floating die press of 40 MPa and CIP of 50 MPa are necessary to satisfy AKRS design premises for the buffer blocks (dry density > 1.6 kg·cm-3). With regard to the THM sensor installations, CNC (Computer Numerical Control) was applied to shape the sensor holes.
2. THM 복합거동 현장시험장치(In-DEBS) 설계
2.1 복합거동 관련 공학규모 선행연구
2.2 In-DEBS 현장시험 설계안 도출
3. 처분용기(히터) 제작특성 분석 및 최적안 도출
3.1 처분용기제작 기술현황 및 설계안 도출
3.2 제작히터의 성능평가
4. 완충재 블록 제작특성 분석 및 최적안 도출
4.1 완충재 블록제작 기술현황 및 설계안 도출
4.2 In-DEBS용 완충재 블록 제작 및 평가
5. THM 계측시스템 구축방안 평가
5.1 현장시험용 최적 센서선정
5.2 완충재 및 암반 모니터링 계측시스템 구축
6. 결과분석 및 토론
7. 결론
REFERENCES
