강진 시 원자력발전시설의 비선형 응답이 중요하기 때문에 이 시설의 내진성능에 대한 관심이 증가하였다. 이 연구에서는 원자력 발전소 철근콘크리트 전단벽의 유한요소해석을 위한 재료모델의 적절한 변수를 제시하였다: 최대인장강도, 팽창각, 손상계수. 이를 위해 상용 유한요소 해석프로그램인 ABAQUS를 사용하여 낮은 형상비를 가진 철근콘크리트 전단벽의 비선형 거동과 전단 파괴모드 에 대한 이 주요 변수의 효과에 대한 연구를 수행하였다. 연구결과에 기반하여 비선형 시간이력해석을 통해 강진 하의 원자로건물의 비선형 응답을 평가하였다.

가압경수로(PWR)에서 배출되는 고준위폐기물을 지하 500m의 화강암 암반의 처분장에 장기간(약 10,000년 동안) 처분하기 위하여 여러 구조적 안전성 평가 수행을 통하여 처분용기모델이 개발되었다. 기존에 설계된 가압경수로용 처분용기 모델은 구조적 안전성은 문제가 없으나 너무 무거운 단점이 지적되었다. 따라서 구조적 안전성을 유지하면서 좀 더 경량화 된 처분용기모델을 개발하는 것이 요구된다. 기존의 처분용기모델이 무거워진 한가지 이유는 처분용기 개발 시 적용된 외력조건 및 안전계수 등에 대한 조건들을 너무 엄격하게 적용했기 때문이라고 사료되기 때문에 이런 조건들을 완화하여 처분용기의 재원들을 조정하여 구조해석을 다시 수행하는 것이 요구된다. 따라서 본 논문에서는 설계 완성된 기존의 처분용기에 대하여 외력 조건 및 용기의 재원(두께 등) 들을 변화시키면서 구조해석을 재 수행하여 구조적 안전성 평가를 보완하였다. 이를 바탕으로 외력 조건에 따른 처분용기의 재원 등을 재 산출한다. 보완 해석 결과 기존의 122cm의 처분용기의 직경을 102cm까지 줄여 경량화 시킬 수 있음이 확인되었다.

본 논문에서는 깊은 지하 500m에 처분된 가압경수로(PWR) 고준위폐기물 처분용기에 지하수압과 벤토나이트 팽윤압이 가해지는 동안 처분용기에 발생하는 크립변형을 예측하기 위하여 처분용기에 대한 구조해석을 수행하였다. 보통 이러한 크립변형은 처분용기에 추가적인 외력이 작용하지 않더라도 처분용기에 작용하는 압력과 내부의 높은 열에 의하여 발생될 수 있다. 처분용 기내부의 열분포의 복잡성 덴 시간의존성으로 인하여 일단 외부 지하수압 및 팽윤압만 고려하여 크립해석을 수행하였다. 이를 위하여 적당한 크립함수를 사용하였으며, 해석은 1억초 동안 수행하였다. 해석결과 1억초 동안 발생하는 크립 변형률은 매우 작으며 주희 처분용기의 위아래 덮개에 발생함을 알 수 있었다. 그러나 처분용기의 구조강도에 중요한 내부 주철삽입물에는 훨씬 더 작은 미소한 변형률만 발생하여 처분용기에 발생하는 크립변형은 처분용기의 구조적인 안전성에는 큰 영향을 미치지 않음을 알 수 있었다. 해석 초기에 처분용기 내에 급격히 응력이 증가하여 최고치에 도달한 후 잠깐동안 이 응력 값을 유지하다가 그 이 후에는 급격히 응력 값이 감소하는 응력이완현상을 보이고 있기 때문에 발생 응력 측면에서도 전혀 처분용기의 구조적인 안전성에 문제가 없음이 확인되었다.

본 논문에서는 고준위 핵폐기물의 지하 처분 시 사용되는 핵폐기물 처분장치의 기본 구조설계에 필요한 처분장치내의 핵 폐기물다발들을 지지하는 내부 삽입물의 구조형상과 재원 또 처분장치의 화학적 부식을 방지하기 위해 외곽에 설치하는 외곽쉘과 위아래 덮개의 두께를 결정하기 위하여 처분장치 구조물에 대한 선형정적 구조해석을 수행하였다. 해석 대상 처분장치는 가압경수로와 중수로의 핵폐기물 처분장치를 사용하였다. 일반적으로 핵폐기물 처분장치는 지하수백 미터에 위치하는 화강암 등의 암반 내에 설치하게 되는데 이 때 지하수의 침수에 의한 지하수압 및 처분장치 외곽에 완충장치로 설치하는 벤토나이트 버퍼의 팽윤압을 견디어 내야 한다. 따라서 이와 같은 압력의 변화에 따른 처분장치 구조물에 발생하는 응력 및 변형 등을 알기 위해서는 처분장치 구조물에 대한 구조해석을 수행해야 된다. 이를 위하여 본 논문에서는 처분장치에 대하여 선형정적 구조해석을 수행하였다.

본 논문에서는 MDO기법에 의한 핵연료교환장치의 구조해석 단계 중 핵연료교환장치의 휨 변형을 구하는 재료역학해석을 수행하였다. 이는 액체 금속로(LMR) 핵연료교환장치의 기본설계를 위하여 매우 중요하다. 해석대상 핵연료교환장치의 정적구조는 기 수행한 핵연료교환장치의 기구 동역 학 해석 결과를 활용하였다. 네 가지 핵연료교환동작에 대하여 핵연료 봉의 무게를 100㎏에서 500㎏까지 100㎏씩 증가시켜 휨 변형의 크기를 구하였다. 그 결과 회전 중심 축에서 가장 멀리 있는 핵연료 봉을 교환하는 핵연료교환동작에서 최대 휨 변형이 발생함이 밝혀졌다. 또한 이 최대 휨 변형이 발생하는 핵연료교환장치구조에 대하여 부재의 단면두께를 축소하면서, 또 단면형상을 여러 가지로 바꾸면서 휨 변형크기를 구하여 비교하였다. 비교결과 비교대상 단면형상 중에서 중공직사각형 단면이 최소 휨 변형이 발생하는 최적단면형상임이 밝혀졌다.

액체 금속로(LMIR) 핵연료교환장치의 기본설계를 위해서는 여러 분야(예를 들면, 기구학, 동역 학, 재료역학 등)의 해석을 동시에 수행해야 한다. 그러나 이와 같은 해석들은 각각 별개로 연속적으로 수행되는 것이 아니라, 상호 유기적인 연관을 갖고 수행되어야 한다. 이와 같은 해석에 적합한 기법이 MDO 기법이다. 본 논문에서는 MDO기법에 의한 핵연료교환장치 구조해석의 한 단계로 핵연료교환장치의 기구 동역 학 해석을 수행하여 핵연료 교환장치 작동에 대한 기구운동학적 특성 및 동역학적 특성을 분석하였다. 분석결과 해석대상 핵연료교환장치는 예상한대로 원활하게 작동됨이 확인되었다. 아울러 이 분석 결과를 토대로 핵연료교환장치의 정적 휨 변형을 구하기 위한 재료역학해석에서 요구되는 정적구조를 결정하였다.

본 연구에서는 가압열충격 사고로 소형 냉각재 상실사고를 가정하여 냉각재의 온도와 압력의 이력으로 부터 용기 벽의 온도분포를 구하고, 이로 부터 열응력과 압응력을 해석적으로 구하였다. 또 균열 선단에서의 응력강도계수와 파괴인성치를 ASME코드의 방법을 이용하여 구하였고, 이들을 시간에 따라 비교하여 균열의 진전여부를 평가하였다. 원자로 용기 벽에 존재하는 여러 형태의 균열이 견딜 수 있는 최대 기준무연성천이온도를 결정하였으며 평가 결과에 대하여 고찰하였다.

The initial development plans for the six reactor designs, soon after the release of Generation IV International Forum (GIF) TRM in 2002, were characterized by high ambition [1]. Specifically, the sodium-cooled fast reactor (SFR) and very-high temperature reactor (VHTR) gained significant attention and were expected to reach the validation stage by the 2020s, with commercial viability projected for the 2030s. However, these projections have been unrealized because of various factors. The development of reactor designs by the GIF was supposed to be influenced by events such as the 2008 global financial crisis, 2011 Fukushima accident [2, 3], discovery of extensive shale oil reserves in the United States, and overly ambitious technological targets. Consequently, the momentum for VHTR development reduced significantly. In this context, the aims of this study were to compare and analyze the development progress of the six Gen IV reactor designs over the past 20 years, based on the GIF roadmaps published in 2002 and 2014. The primary focus was to examine the prospects for the reactor designs in relation to spent nuclear fuel burning in conjunction with small modular reactor (SMR), including molten salt reactor (MSR), which is expected to have spent nuclear fuel management potential.

To evaluate the characteristics of radioactive waste from permanently shut down nuclear power plants for decommissioning, there is a method of directly analyzing samples and, on the other hand, a computerized evaluation method based on operation history. Even if the radioactivity of the structures or radioactive wastes in the nuclear power plant is analyzed by the computerized evaluation method, a method of directly analyzing the sample must be accompanied in order to more accurately know the characteristics of the nuclear power plant’s radioactive waste material. In order to obtain such samples, we need a way to collect materials from radioactive waste. However, in the case of a permanently shut down nuclear power plant with a long operating history, human access is limited due to radiation of the material. In this study, we propose a method of remotely collecting samples that guarantees radiation protection and worker safety at the site where radioactive waste is located.

As the decommissioning of nuclear power plants progresses, interest in the inevitably generated radioactive waste is also increasing. Especially, because the containers of ILW packages are significantly more expensive than the containers of LLW packages, the special attention should be focused on minimizing the number of the containers of ILW packages. The radiation dose limit for packaging of ILW shall not exceed 2 mSv/h and 0.1 mSv/h on contact and at 2 m, respectively in South Korea. Meanwhile, The DEMplus provides various environmental geometry and all properties such as materials, absorptions, and reflections and the estimation of the radiation dose rates is based on the radiation interactions of the designed 3D geometry model. With the consideration of the radiation dose rate by using DEMplus and its strategy of packaging and cutting plan, the number of containers for ILW packages generated from decommissioning of Reactor Vessel Internal (RVI) of a nuclear power plant that has been in operation for decades was optimized in this paper. The modular shielded containers (MSC) with shielding inserted were used for radioactive wastes that require shielded packaging. In order to verify the accuracy of the estimated radiation dose rate by using DEMplus, the estimated results were compared with those obtained using MicroShield. The trends of the estimated radiation dose rates using DEMplus and the estimation of MicroShield were similar to each other. The results of this study demonstrated the feasibility of using DEMplus as a means of estimating the radiation dose limit in packaging plan of the radioactive waste.

Recently, it is being carried out the project to evaluate the properties of materials harvested from nuclear reactor after the decommissioning of Kori Unit 1. However, it is not sufficient adequate machining equipment and remote machining technique to perform the projects for evaluation of materials harvested from nuclear reactor. Thus, it is required to develop the remote machining technique in hotcell to evaluate the mechanical properties of nuclear reactor materials. The machining technique should be performed inside a hotcell to evaluate mechanical properties of materials harvested from nuclear reactor and is essential to prevent radiation exposure of workers. Also, it is essential to design the apparatus and develop the machining process so that it can be operated with a manipulator and minimize contamination in hotcell. In this research, development of remote specimen machining technique in hotcell such as machining apparatus, technique and process for compact tension specimens of material harvested from nuclear reactor are described. Remote machining technique will be useful in specimen machining to evaluate changes in mechanical properties of materials harvested in high-radioactive reactor. Also, it is expected that various types of specimens can be machining by applying the developed machining technique in the future.

Since nuclear power plant (NPP) dismantling carries the possibility of radiation exposure from a hazardous environment, it’s important to minimize that by using a remote manipulator et al. However, due to complexity of nuclear facilities, it’s necessary for operators to increase their proficiency by operating in advance in a virtual environment. In this research, we propose a virtual manipulator system using a haptic device for NPP’s reactor vessel internals (RVI) dismantling which can realistically manipulate.

Less mature nuclear reactor technologies are characterized by a greater uncertainty due to insufficient detailed design information, operational data, cost information, etc., but the expected performance characteristics of less mature options are usually more attractive in comparison with more mature ones. The greater uncertainty is, the higher economic risks associated with the project realization will be. Within a comparative evaluation of less and more mature nuclear reactor technologies, it is necessary to apply economic risk measures to balance judgments regarding the economic performance of less and more mature options. Assessments of any risk metrics involve calculating different characteristics of probability distributions of associated economic performance indicators and applying the Monte-Carlo method. This paper considers the applicability of statistical risk measures for different economic performance indicators within a trial case study on a comparative evaluation of less and more mature unspecified LWRs. The presented case study demonstrates the main trends associated with the incorporation of economic risk metrics into a comparative evaluation of less and more mature nuclear reactor technologies.