본문 바로가기
KERD
논문KCI 등재

추락낙하 사고 시 지면과 충돌하는 고준위폐기물 처분용기의 비선형구조해석

Nonlinear Structural Analysis of the Spent Nuclear Fuel Disposal Canister Subjected to an Accidental Drop and Ground Impact Event

권영주
한국전산구조공학회 (The Computational Structural Engineering Institute Of Korea)|2019.04|한국전산구조공학회논문집 (Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea)|제32권 제2호|pp. 75-86|DOI https://doi.org/10.7734/COSEIK.2019.32.2.75

2

조회

0

다운로드

0

인용

0

참고문헌

키워드

spent nuclear fuel비선형 구조해석충격력추락낙하 충격사고상용 컴퓨터코드accidental drop and impact eventimpulsive forcecommercial computer codenonlinear structural analysis처분용기disposal canister사용 후 핵연료유한요소 정적 구조해석finite element static structural analysis

초록

원자력발전의 최대 걸림돌은 사용 후 핵연료인 고준위폐기물이다. 높은 방사능과 발생하는 열은 사용 후 핵연료의 안전한처분을 어렵게 하고 있다. 현재 유일한 처리방법은 심지층 처분기술이다. 본 논문은 이와 같은 심지층 처분기술의 핵심기술중의 하나인 처분용기의 구조안전성 설계문제를 다루고 있다. 특히 본 논문은 처분장에서 처분용기 처분 시 사고로 운송차량에서 추락낙하 하여 지면과 충돌하는 경우 처분용기에 가해지는 충격력에 의하여 처분용기에 발생하는 응력 및 변형에 대한 비선형구조해석을 수행하였다. 해석의 주된 내용은 심지층 처분장에서 운반차량으로 처분용기 운반 중 사고로 추락낙하하여 지면과의 충돌 시에 처분용기에 가해지는 충격력을 기구동역학해석 상용 컴퓨터코드인 RecurDyn으로 구하고 이 충격력에 의하여 처분용기에 발생하는 응력 및 변형을 유한요소 정적 구조해석 상용 컴퓨터코드인 NISA를 이용하여 구한 것이다. 해석결과는 충돌 충격 시간 중 발생하여 처분용기에 가해지는 충격력에 의하여 처분용기, 특히 처분용기의 위 덮개 혹은아래 덮개에 큰 응력과 대변형이 발생함을 보여주고 있다.

Abstract

The biggest obstacle in the nuclear power generation is the high level radioactive waste such as the spent nuclear fuel. High levelradioactivities and generated heat make the safe treatment of the spent nuclear fuel very difficult. Nowadays, the only treatmentmethod is a deep geological disposal technology. This paper treats the structural safe design problem of the spent nuclear fueldisposal canister which is one of the core technologies of the deep geological disposal technology. Especially, this paper executed thenonlinear structural analysis for the stresses and deformations occurring in the canister due to the impulsive force applied to thespent nuclear fuel disposal canister in the case of an accidental drop and ground impact event from the transportation vehicle in therepository. The main content of the analysis is about that the impulsive force is obtained using the commercial rigid body dynamicanalysis computer code, RecurDyn, and the stress and deformation caused by this impulsive force are obtained using the commercialfinite element static structural analysis computer code, NISA. The analysis results show that large stresses and deformations mayoccur in the canister, especially in the rid or the bottom of the canister, due to the impulsive force occurring during the collisionimpact period.

참고문헌 (22)

  1. Aquaro, D, "Impact Tests on Scale Models of a Shock Absorber for LWR Spent Fuel Transport Packaging", 7th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (1983)
  2. Choi, W. S., "A Simple Sizing Optimization Technique for an Impact Limiter Based on Dynamic Material Properties", Nucl. Eng. &Des, 240, pp.925~932 (2010)
  3. Dierch, R., "Investigation of the Impact Behaviour of Wooden Impact Limiter", Nucl. Eng. & Des, 150, pp.341~348 (1994)
  4. IAEA, "IAEA Safety Standards Series No.ST-1", Regulations for the Safe Transport of Radioactive Materials, ~ (1996)
  5. KINS, "Regulatory Standards and Guides No.KINS", RSN12.00for PWR, 2015
  6. Kwon, Y. J., "Finite Element Analysis of Transient Heat Transfer in and Around a Deep Geological Repository for a Spent Nuclear Fuel Disposal Canister and the Heat Generation of the Spent Nuclear Fuel", Nucl. Sci. & Eng, 164, pp.264~296 (2010)
  7. 권영주, "추락낙하 충돌 시 가해지는 충격력에 대한경수로(PWR) 처분용기의 구조해석", 한국전산구조공학회논문집, 24(2), pp.211~222 (2011), 한국전산구조공학회
  8. 권영주, "사고로 지면으로 추락낙하 충돌하는 고준위폐기물 처분용기에 대한 기구동역학 해석: 이론", 한국전산구조공학회논문집, 26(5), pp.359~372 (2013), 한국전산구조공학회[DOI]
  9. 권영주, "사고로 지면에 추락낙하 충돌하는 고준위폐기물 처분용기에 발생하는 충격력", 대한기계학회논문집 A, 40(5), pp.469~481 (2016), 대한기계학회
  10. 권영주, "추락낙하 사고 시 지면과의 충돌충격에 의하여 다양한 고준위폐기물 처분용기모델에 발생하는 응력에 대한 유한요소해석 비교연구", 한국전산구조공학회논문집, 30(5), pp.415~426 (2017), 한국전산구조공학회[DOI]
  11. Kwon, Y. J., "Structural Analysis for the Determination of Design Variables of Spent Nuclear Fuel Disposal Canister", KSME Int. J, 15(3), pp.327~338 (2001)
  12. Lee, J. Y., "Concept of a Korean Reference Disposal System for Spent Fuel", J. Nucl. Sci. & Technol, 44(12), pp.1565~1573 (2007)
  13. 이영신, "모드중첩기법을 이용한 CASK의 동적충격응답해석", 한국전산구조공학회논문집, 18(4), pp.373~383 (2005), 한국전산구조공학회
  14. Miller, G. K., "Calculation of Impact Loads for High Energy Drops of Cylindrical Containers", Int. J. Impact Eng, 13(4), pp.511~526 (1993)
  15. MOST, "Regulations on Shipping and Transportation of the Radioactive Materials", ~ (2001)
  16. "NRC Regulatory Guide 7.6, Design Criteria for the Structural Analysis of Shipping Cask Containment Vessels", USNRC, ~ (1978)
  17. NSSC, "Notice 2014-50: Regulations on Shipping and Transportation of the Radioactive Materials", ~ (2014)
  18. Pugliese, G., "Spent Fuel Transport Cask Thermal Evaluation under Normal and Accident Conditions", Nucl. Eng. & Des, 240, pp.1699~1706 (2010)
  19. Teper, W. W., "Simplified Method for Predicting Impact Loads of Solid-walled Transportation Packagings for Radioactive Materials", J. Press. Vessel Technol, 111, pp.316~321 (1989)
  20. Wang, B., "Finite Element Analysis of Stresses and Deformations Occurring in the Spent Nuclear Fuel(SNF) Disposal Canister Deposited in a Deep Geological Repository", Nucl. Eng. & Des, 266, pp.166~179 (2014)
  21. Zhou, C. Y., "Drop", Impact Tests and Analysis of Typical Portable Eletronic Devices, 2008, pp.50, 905~917
  22. Zhou, W., "The Thermal-hydrological Impact on Increased Spent Fuel Storage Capacity in Yucca Mountain Repository", Nucl. Technol, 170, pp.336~352 (2010)

관련 논문AI추천

추락낙하 사고 시 지면과의 충돌충격에 의하여 다양한 고준위폐기물 처분용기모델에 발생하는 응력에 대한 유한요소해석 비교연구권영주한국전산구조공학회 · 한국전산구조공학회논문집2017 · 제30권 제5호사고로 지면으로 추락낙하 충돌하는 고준위폐기물 처분용기에 대한 기구동역학 해석: 수치해석권영주한국전산구조공학회 · 한국전산구조공학회논문집2013 · 제26권 제5호추락낙하 충돌 시 가해지는 충격력에 대한경수로(PWR) 처분용기의 구조해석권영주한국전산구조공학회 · 한국전산구조공학회논문집2011 · 제24권 제2호강체간의 충돌에 의한 충격력에 대한 수학적 정해 및 고준위폐기물 처분용기의 지면 추락낙하사고 시의 충돌충격에의 응용: 적용(수치해석)권영주한국전산구조공학회 · 한국전산구조공학회논문집2015 · 제28권 제5호사고로 지면으로 추락낙하 충돌하는 고준위폐기물 처분용기에 대한 기구동역학 해석: 이론권영주한국전산구조공학회 · 한국전산구조공학회논문집2013 · 제26권 제5호플라스크 낙하 및 이송차량 충돌에 대한 사용후 핵연료 건식저장시스템의 거동민창식, 송형수, 윤동용, 정홍재한국구조물진단유지관리공학회 · 한국구조물진단유지관리공학회 논문집2005 · 제9권 제2호

이 간행물의 다른 논문 (7건)

PSC 내부 텐던의 긴장력 관리를 위한 저전압 EM 센싱 기법박지환, 박승희, 엄기영, 김준경pp. 87-92인공신경망 기법을 이용한 사면의 내진성능평가 모델 제안곽신영, 함대기pp. 93-102분자동역학을 이용한 박막의 열경계저항 예측 및 실험적 검증김윤영, 석명은pp. 103-108체온 조절 작용을 고려한 의복 착용 시의 인체 열상신호 특성 분석곽휘권, 이남규, 조형희, 장인중, 배지열pp. 109-116반복-직접 희소 솔버 조합에 의한 대규모 유한요소 모델의 주파수 영역 해석의 계산 효율조근희, 조정래pp. 117-124
원문 보기