To decrease area of the repository for high-level radioactive waste, enhancing the disposal efficiency is needed for public acceptance. Previous studies regarding the performance assessment of KRS and KRS+ repository did not consider area-based variations of the geothermal gradient and rock thermal properties in Korea. This research estimated deposition hole spacing based on performance assessment of a repository using the distribution of geothermal gradient and rock thermal properties in Korea to increase disposal efficiency. Distributions of geothermal gradient, rock thermal properties were investigated based on 2019 Korea geothermal atlas published by Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources (KIGAM). Effect of thermal performance parameters was analyzed using coupled thermal-hydraulic numerical simulations, and effect of rock thermal conductivity and deposition hole spacing on the maximum temperature of buffer was relatively large. In addition, distribution maps of thermal performance of a repository and deposition hole spacing were plotted using thermal performance parameters-maximum temperature of buffer regression equations and GIS data given by KIGAM. In the regions showing the highest maximum temperature of buffer in Korea, required deposition hole spacings were 10.5 m, 10.0 m, 10.1 m, respectively for KJ-II, MX-80, and FEBEX bentonite cases, and thereby additional disposal area of 40%, 33.3%, and 34.7% were required compared to that of the KRS+ repository. On the other hand, high disposal efficiency can be obtained in the regions showing the low maximum temperature of bentonite buffer. The methodology provided in this research can be used as one of the references for the selection of domestic candidate repository sites. Additional mechanical performance analysis should be conducted using distributions of mechanical properties of rock mass in Korea.

In this study, a thermal-gradient chemical vapor infiltration (TG-CVI) process was numerically studied in order to enhance the deposition uniformity within the preform. The computational fluid dynamics technique was used to solve the governing equations for heat transfer and gas flow during the TG-CVI process for two- and three-dimensional (2-D and 3-D) models. The temperature profiles in the 2-D and 3-D models showed good agreement with each other and with the experimental results. The densification process was investigated in a 2-D axisymmetric model. Computation results showed the distribution of the SiC deposition rate within the preform. The results also showed that using two-zone heater gave better deposition uniformity.

The present status of the thennomechanica1 evaluation of functionally gradient materials(FGMs) for space plane application was reviewed, in which research activities and the cooperation of the national project team organized to study FGM science were demonstrated. The project team was divided into three working groups; de singing, processing and evaluation, each of which had their own tasks in the project cooperation. The testings details of the various thennomechanical tests for the FGM samples fabricated by the processing groups were described, along with their corresponding heating conditions of the real environments in the space plane application. For small-sized samples, laser beam heating test and burner heating test were well applied to study the heat shielding and heat resisting properties. Arc-heated wind tunnel test and high temperature!high velocity gas flow test were used for large-sized panel assemblies having cooling structures. The criteria for the evaluation of the heat shielding and heat resisting properties of the FGMs, as well as a crack activation mechanism in their differential temperature heating, were proposed on the basis of the observation in the burner heating test.

멀티 앤빌 프레스(multi-anvil press)는 일반적으로 5-25 GPa의 압력범위와 ~2,300℃의 온도범위를 구현할 수 있는 고압 기기로, 지구과학에서는 상부맨틀-맨틀전이대까지의 지구 구성물질의 구조를 연구하는 데 도움이 된다. 본 연구에서는 광물의 상전이를 이용한 멀티 앤빌 프레스에 대한 압력- 부하 보정(pressure-load calibration) 과정을 소개하고, 시료실(sample chamber) 내에 존재할 수 있는 온도구배에 대해서 논의하였다. 압력-부하 보정은 14/8 G2, 14/8 step, 14/8 HT 조립세트(assembly set)와 18/12 조립세트에 대해 1,100톤 멀티 앤빌 프레스를 이용하여 수행했다. 초기 물질로 석영, 규회석 구조의 CaGeO₃, 포르스테라이트를 사용했고, 고압상의 동정은 XRD 분석을 통해 수행하였다. 광물의 상전이를 통해 1,200℃에서 시료에 가해지는 압력을 유추할 수 있었으며, α-석영에서 코에사이트로의 상전이는 3.1 GPa, 석류석 구조의 CaGeO₃에서 페로브스카이트 구조의 CaGeO₃로의 상전이는 5.9 GPa, 코에사이트에서 스티쇼바이트로의 상전이는 9.2 GPa, 포르스테라이트에서 와즐리아이트로의 상전이는 13.6 GPa의 압력 확인에 이용했다. XRD 결과로 획득한 압력-부하 보정 곡선은 기존에 보고된 유사한 기기의 압력-부하 보정 곡선에 비해 동일 압력을 구현하기 위해 50톤 가량의 유압이 더 필요한 것으로 확인됐다. 이러한 차이는 시료실의 크기 및 조립세트의 압력 매체(pressure medium)와 이차 앤빌 사이의 마찰력으로부터 기인한 유압 손실에 의한 것으로 생각된다. 또한 본 연구에서는 14/8 HT 조립세트에서의 시료실 내의 온도구배를 확인했다. 특히 열전대(thermocouple)의 위치 변화에 따라 시료실 높이에 평행한 방향으로 약 ~200 ℃/mm에 해당하는 온도구배가 존재한다. 본 연구로부터 구한 멀티 앤빌 프레스의 압력-부하 보정 곡선과 시료실 내의 온도구배 값은 앞으로 맨틀 내에서의 다양한 비정질 및 결정질의 지구물질에 대한 원자 구조의 변화와 그에 따른 물성 변화를 설명하는 데 적용할 수 있다.

초기 재령의 매스콘크리트는 양생과정에서 높은 온도를 유발한다. 수화열 저감 기법 중 내부구속이 지배적인 구조물에서 단면의 내외부 온도차를 관리하는 방식은 그 활용도가 매우 높다. 그러나 수화 균열을 예방하기위해 열경사를 조절하는 현재의 제한적인 방법은 콘크리트 중심과 표면 사이에 미세하거나 거대한 균열을 유발할 수 있다. 특히 냉각파이프를 이용하는 방법은 온도의 상승시에는 적용될 수 있지만, 내외부 온도차이가 심한 온도하강시의 대책으로는 적합하지 않다. 따라서 이 문제에 대한 해결방안으로 가열파이프를 동시에 사용하는 모델을 제안하여 유한요소법으로 해석하였다. 해석 결과, 제안된 냉각파이프와 가열파이프를 동시에 사용하는 방법이 열경사조절에 가장 효과적이며 이를 통해 온도균열을 효과적으로 제어할 수 있을 것으로 판단된다.