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고준위폐기물 처분용기와 벤토나이트 버퍼로 이루어진 복합구조물에 대한 비선형 구조해석： 대칭 암반 전단력
A Nonlinear Structural Analysis for a Composite Structure Composed of Spent Nuclear Fuel Disposal Canister and Bentonite Buffer： Symmetric Rock Movement 원문보기

한국전산구조공학회논문집 = Journal of the computational structural engineering institute of Korea, v.16 no.4, 2003년, pp.369 - 376  

권영주 (홍익대학교 기계정보공학과) ,  최석호 (삼진전공(주)) ,  최종원 (한국원자력연구소)

초록
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본 논문에서는 가압경수로(PWR) 고준위폐기물을 깊은 지하 500m에 처분 시 사용되는 처분용기 및 이를 보호하기 위하여 50㎝ 두께로 처분용기 주위를 감싸고 있는 벤토나이트 버퍼의 복합구조물에 지진 등의 지각 변동에 의하여 갑작스럽게 10㎝의 수평한 암반 전단력이 대칭적으로 가해졌을 때, 처분용기의 안전성(붕괴)을 예측하기 위하여 「처분용기+벤토나이트 버퍼」 복합 구조물에 대한 비선형 구조해석을 수행하였다. 복합구조물을 구성하고 있는 물질들은 탄소성체로 가정하였으며, 대변형 발생 시 항복을 예측하는 항복조건식으로는 처분용기를 구성하고 있는 금속물질(구리, 주철)에 대하여 von-Mises 항복조건식을, 벤토나이트 버퍼물질에 대하여는 Drocker-Prager 항복조건식을 적용하였다. 해석 결과들을 분석하면 비록 10㎝의 수평한 대칭 암반 전단력에 대하여 벤토나이트 버퍼에는 항복점을 훨씬 상회하는 대변형이 발생하였지만, 내부의 처분용기를 구성하고있는 주철 및 구리에는 여전히 매우 작은 탄성변형 및 항복응력보다 작은 응력이 발생하고 있음을 알 수 있었다. 따라서 갑작스런 10㎝의 수평한 암반 전단력에 대하여 50㎝ 두께의 벤토나이트 버퍼는 안전하게 내부의 처분용기를 보호하고 있음을 알 수가 있다. 해석결과는 또한 벤토나이트 버퍼의 전단변형에 의하여 처분용기에 휨변형이 발생함을 보여주고 있다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, a nonlinear structural analysis for the composite structure composed of the spent nuclear fuel disposal canister and the 50㎝ thick bentonite buffer is carried out to predict the collapse of the canister while the horizontal symmetric sudden rock movement of 10㎝ is applied on the compo...

주제어

#고준위폐기물 처분용기   #벤토나이트 버퍼   #복합구조물   #암반 전단력   #비선형 구조해석   #항복조건   #유한요소해석  

참고문헌 (14)

  1. Ahonen, L., 'Chemical Stability of Copper Canisters in Deep Repository', Report YJT-94-13, Nuclear Waste Commission of Finnish Power Companies, Helsinki, p.101, 1995 

  2. Anttila, M., 'Criticality Safety Calculations for the Nuclear Waste Disposal Canisters', Report POSIVA-96-11, Posiva Oy, Helsinki, 1996 

  3. Anttila, M., 'Criticality Safety Calculations of the Nuclear Waste Disposal Canisters for Twelve Spent Fuel Assemblies', Working Report 99-03, Posiva Oy, Helsinki, p.20, 1999 

  4. Auerkari, P. and Holmstrom, S., 'Long-term Strength of EB Welds of the Canister for Nuclear Fuel Disposa', Working Report 97-35e, Posiva Oy, Helsinki, p.21, 1997 

  5. B？rgesson, L., 'Interaction between Rock, Bentonite Buffer and Canister. FEM Calculations of Some Mechanical Effects of Canister in Different Disposal Concepts', Technical Report TR 92-20, Swedish Nuclear Fuel and Waste Management Co. (SKB), Stockholm. p.83 appendixes, ISSN 0284-3757, 1992 

  6. Choi, J. W., Choi, Y. S., Kwon, S. K., Kuh, J. E., and Kang, C. H., 'Technology Assessment of the Repository Alternatives to Establish a Reference HLW Disposal Concept', Journal of the Korean Nuclear Society, Vol.31, Number 6, pp.83-100, 1999 

  7. 권영주, 김재희, '액체금속로 핵연료교환장치의 구조해석 I : 기구동역학해석', 한국전산구조공학회 논문집, 제12권, 제4호, pp.573-581, 1999 

    원문보기 상세보기

  8. Kwon, Y.J., Kang, S.U., Choi, J.W., and Kang, C.H., 'Structural Analysis for the Determination of Design Variables of Spent Nuclear Fuel Disposal Canister', KSME International Journal, Vol.15, No.3, pp.327-338, 2001 

    상세보기

  9. 강신욱, '심지층 고준위 핵폐기물 처분용기의 구조해석', 석사학위 논문, 홍익대학교, p.76, 2000 

  10. Raiko, H. and Salo, J. P., 'The Design Analysis of ACP-Canister for Nuclear Waste Disposal', Report YJT-92-05, Nuclear Waste Commission of Finnish Power Companies, Helsinki, Finland, 1992 

  11. Raiko, H. and Salo, J. P., 'Design Report of the Canister for Nuclear Fuel Disposal', Report POSIVA 96-13, Posiva Oy, Helsinki, ISBN 951-652-012-x, Finland, 1996 

  12. Raiko, H. and Salo, J. P., 'Design Report of the Disposal Canister for Twelve Fuel Asse-mblies,' Report Posiva-99-18, Posiva Oy, Helsinki, Finland, 1999 

  13. Salo, J. P. and Raiko, H., 'The Copper/Steel Canister Design for Nuclear Waste Disposal', TVO/KPA Turvallisuus ja tekniikka, Work Report 90-10, Rev. 1., Teollisuuden Voima Oy, Helsinki, Finland, 1990 

  14. Werme, L. and Eriksson, J., 'Copper Canister with Cast Inner Component,' Technical Report TR-95-02, Swedish Nuclear Fuel and Waste Management Co. (SKB), Stockholm, Sweden, ISSN 0284-3757, 1995 

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