Preliminary Shielding Analysis of the Concrete Cask for Spent Nuclear Fuel Under Dry Storage Conditions

• 영문명: 건식저장조건의 사용후핵연료 콘크리트 저장용기 예비 방사선 차폐 평가
• 발행기관: 한국방사성폐기물학회
• 저자명: 김태만 도호석 조천형 고재훈
• 간행물 정보: 『Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology (JNFCWT)』Vol.15 No.4, 391~402쪽, 전체 12쪽
• 주제분류: 공학 > 공학일반
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2017.12.31

국문 초록

The Korea Radioactive Waste Agency (KORAD) has developed a concrete cask for the dry storage of spent nuclear fuel that has been generated by domestic light-water reactors. During long-term storage of spent nuclear fuel in concrete casks kept in dry conditions, the integrity of the concrete cask and spent nuclear fuel must be maintained. In addition, the radiation dose rate must not exceed the storage facility’s design standards. A suitable shielding design for radiation protection must be in place for the dry storage facilities of spent nuclear fuel under normal and accident conditions. Evaluation results show that the appropriate distance to the annual dose rate of 0.25 mSv for ordinary citizens is approximately 230 m. For a 2×10 arrangement within storage facilities, rollover accidents are assumed to have occurred while transferring one additional storage cask, with the bottom of the cask facing the controlled area boundary. The dose rates of 12.81 and 1.28 mSv were calculated at 100 m and 230 m from the outermost cask in the 2×10 arrangement. Therefore, a spent nuclear fuel concrete cask and storage facilities maintain radiological safety if the distance to the appropriately assessed controlled area boundary is ensured. In the future, the results of this study will be useful for the design and operation of nuclear power plant on-site storage or intermediate storage facilities based on the spent fuel management strategy.

영문 초록

한국원자력환경공단에서는 국내 경수로 원전에서 발생된 사용후핵연료를 건식으로 저장할 수 있는 콘크리트 용기를 개발하였다. 본 저장용기는 사용후핵연료가 건식환경에서 장기간 저장되는 동안 용기 및 사용후핵연료의 건전성이 유지되며, 방사선량률이 저장시설의 설계기준을 초과하지 않도록 설계되어야 한다. 특히, 저장시설은 정상 및 사고조건에서 적절한 방사선방호를 위한 차폐설계가 이루어져야 한다. 이를 위해 본 연구에서는 미국 10CFR72 및 10CFR20의 기술기준과 NRC의 표준심사지침 NUREG-1536에서 제시한 평가방법에 따라 건식저장조건하에서 단일 콘크리트용기 및 2×10 용기배열조건의 선량율을 평가하였다. 평가결과, 일반인에 대한 연간선량 한도인 0.25 mSv를 만족하는 통제구역 경계까지의 거리는 약 230 m 로 도출되었다. 콘크리트 저장용기의 설계사고는 2×10 배열의 저장시설에서 한 개의 저장용기가 이송 중 전도사고가 발생하여 용기의 바닥면이 통제구역 경계로 향하는 상황으로 가정하였다. 전도된 저장용기의 바닥면으로 부터 100 m 및 230 m 지점에서 각각 12.81 mSv 및 1.28 mSv로 평가되었다. 본 연구를 통해 건식저장조건에서 콘크리트 저장용기 및 저장시설은적절하게 평가된 통제구역경계까지의 거리가 확보된다면 방사선적 안전성이 유지됨을 확인할 수 있었다. 본 평가결과만으로 건식환경의 저장용기(시설) 설계에 직접 적용하기는 어렵겠으나, 향후‘국가 고준위폐기물 관리 전략’에 근거한 원전내저장시설 또는 중간저장 시설의 설계 및 운영에 유용한 자료가 될 것으로 사료된다.

키워드

PWR spent nuclear fuel Concrete cask Dry storage condition Radiation shielding analysis Interim storage facility 경수로 사용후핵연료 콘크리트 저장용기 중간저장시설 건식저장조건 방사선 차폐해석