본 연구에서는 최근 개발중인 360 다발 장전용량의 중수로 사용후핵연료 운반용기에 대한 설계기준연료의 방사선원항 평가와 용기외부에서의 방사선량률 계산을 수행하였다. 그리고 국·내외 방사선적 안전성평가와 관련한 기술기준 부합여부를 판단하고 결과의 적합성을 제시하였다. 방사선원항으로 작용하는 설계기준연료 선정을 위해 월성원전에서 운영중인 운반 용기 및 두 가지 방식의 건식저장시설에 적용된 설계기준연료의 사양 및 특성을 조사하였다. 각 운반·저장 시스템 별 설계 기준연료의 연소도, 최소 냉각기간 및 중간저장시설로의 운반시점 등을 바탕으로 연소도 7,800 MWD/MTU와 최소 냉각기 간 6년을 설계기준연료로 설정하였다. 설계기준연료의 방사선원항은 SCALE 전산코드의 ORIGEN-ARP모듈을 이용하여 평가하였다. 운반용기의 방사선차폐평가는 MCNP6 전산코드를 이용하였으며, 기술기준에서 요구하는 운반용기 외부에서의 방사선량률 평가를 정상 및 사고조건으로 구분하여 수행하였다. 방사선량률 평가결과, 정상운반조건의 운반용기 표면 및 운반용기 표면 2 m 이격지점에서 계산된 최대 방사선량률은 각각 0.330 mSv·h-1와 0.065 mSv·h-1로 도출되어 선량률 제한치인 2.0 mSv^hr-1와 0.1 mSv^hr-1를 모두 만족하는 결과를 도출하였다. 또한 운반사고조건하 운반용기 표면 1 m 지점에서의 최대 방사선량률은 0.321 mSv·h-1로서 기술기준인 10.0 mSv·h-1 미만으로 평가되어, 대용량 중수로 사용후핵연료 운반용기는 방사선적 안전성을 확보하는 것으로 나타났다.

This transport cask for radioactive materials will be used in the Gijang reactor. It will transport the Ir-192 10,000 Ci or I-131 80 Ci. In this case, the safety evaluation, such as protection of leakage of radioactive material, and radiation shield should be carried out before it is used in the research reactor. The safety regulation requires various tests, such as water spray, free drop, penetration, and water immersion. But this paper considers only the regulations related with thermal-stress and drop impact under the normal conditions because it will be used only in the research reactor building. In this paper, coupled numerical analysis was performed using finite element simulation to investigate the effect of position of tungsten and lead to enhance the safety of transport cask. As a result of simulation, it was verified that the Tungsten-Lead structure is the most durable among the cases considered in the study with a viewpoint of thermal-stress and drop impact.

In this paper, as the transport cask was moved in the reactor, the structural integrity on the cask had to be evaluated in the normal transport condition. The drop height of the cask was determined by the weight of the cask in the normal transport condition by regulations about assessment test. It was determined that the drop height of the cask was 1.2 m by regulations. The velocity of the drop impact was calculated to perform the drop impact analysis by the principle of the conservation of energy. Using results of the simulation about the drop impact analysis, the structural integrity assessment on the transport cask was performed by ASME Boiler and Pressure Vessel Code.