처분시스템 설계 시 기초 자료로 사용되는 국내 사용후핵연료의 발생량, 특징 및 연소이력 등의 현재 및 향후 현황을 파악하였다. 2055년까지 PWR 및 CANDU 사용후핵연료 발생량은 각각 20,500 및 14,800MTU로 나타났다.$17{\times}17$핵연료 집합체의 사용후핵연료 발생량비율은 2003년 기준으로 전체대비 60%를 점유하는 것으로 나타났으며, 2012년 이후부터는 .$16{\times}16$ KSFA 사용후핵연료 발생량이 .$17{\times}17$ 핵연료를 능가하기 시작하여 최종시점인 2055년에는 70% 정도를 점유할 것으로 보인다. 사용후핵연료의 평균 연소도는 90년대 후반에는 36GWD/MUT 정도, 2000년대 초반에는 40GWD/MTU를 나타냈으며, 2000년대 중ㆍ후반부터는 45GWD/MTU를 초과할 것으로 보인다. 따라서, 현재는 1997년에 선정한 제원을 기준 핵연료 제원으로 사용하되, 2010년을 기점으로 기준핵연료를 .$16{\times}16$ KSFA 4.5w/o, 55GWD/MTU로 반영하는 것이 타당해 보인다.
처분시스템 설계 시 기초 자료로 사용되는 국내 사용후핵연료의 발생량, 특징 및 연소이력 등의 현재 및 향후 현황을 파악하였다. 2055년까지 PWR 및 CANDU 사용후핵연료 발생량은 각각 20,500 및 14,800MTU로 나타났다.$17{\times}17$ 핵연료 집합체의 사용후핵연료 발생량비율은 2003년 기준으로 전체대비 60%를 점유하는 것으로 나타났으며, 2012년 이후부터는 .$16{\times}16$ KSFA 사용후핵연료 발생량이 .$17{\times}17$ 핵연료를 능가하기 시작하여 최종시점인 2055년에는 70% 정도를 점유할 것으로 보인다. 사용후핵연료의 평균 연소도는 90년대 후반에는 36GWD/MUT 정도, 2000년대 초반에는 40GWD/MTU를 나타냈으며, 2000년대 중ㆍ후반부터는 45GWD/MTU를 초과할 것으로 보인다. 따라서, 현재는 1997년에 선정한 제원을 기준 핵연료 제원으로 사용하되, 2010년을 기점으로 기준핵연료를 .$16{\times}16$ KSFA 4.5w/o, 55GWD/MTU로 반영하는 것이 타당해 보인다.
Inventories, projections, and characteristics of spent nuclear fuel(SNF) generated from domestic nuclear power plants were updated to support high-level waste disposal system design. The historical and projected inventory by the end 2055 is expected to be 20,500 and 14,800MTU for PWR and CANDU spent...
Inventories, projections, and characteristics of spent nuclear fuel(SNF) generated from domestic nuclear power plants were updated to support high-level waste disposal system design. The historical and projected inventory by the end 2055 is expected to be 20,500 and 14,800MTU for PWR and CANDU spent nuclear fuel, respectively The ratio of quantity for TEX>$17{\times}17$ SNF was shown to be 0.6 as of 2003. The amount of TEX>$17{\times}17$ SNF, however, will be less than that of TEX>$16{\times}16$ KSFA after 2012, while the quantity of TEX>$16{\times}16$ KSFA will reach to 70% of the total spent fuels in the 2055. Average turnup of SNF revealed ~36GWD/MTU and ~40GWD/MTU for the period of 1994-1999 and 2000-2003, respectively. It is expected that the average burnup of SNF will exceed 45GWD/MTU at the end of 2000's. Therefore, it seems reasonable to use the TEX>$17{\times}17$ 4.5w/o, 45GWD/MTU as the Reference SNF at present state. The TEX>$16{\times}16$ KSFA 4.5w/o, 55GWD/MTU, however, should be Reference SNF after ~2010.
Inventories, projections, and characteristics of spent nuclear fuel(SNF) generated from domestic nuclear power plants were updated to support high-level waste disposal system design. The historical and projected inventory by the end 2055 is expected to be 20,500 and 14,800MTU for PWR and CANDU spent nuclear fuel, respectively The ratio of quantity for TEX>$17{\times}17$ SNF was shown to be 0.6 as of 2003. The amount of TEX>$17{\times}17$ SNF, however, will be less than that of TEX>$16{\times}16$ KSFA after 2012, while the quantity of TEX>$16{\times}16$ KSFA will reach to 70% of the total spent fuels in the 2055. Average turnup of SNF revealed ~36GWD/MTU and ~40GWD/MTU for the period of 1994-1999 and 2000-2003, respectively. It is expected that the average burnup of SNF will exceed 45GWD/MTU at the end of 2000's. Therefore, it seems reasonable to use the TEX>$17{\times}17$ 4.5w/o, 45GWD/MTU as the Reference SNF at present state. The TEX>$16{\times}16$ KSFA 4.5w/o, 55GWD/MTU, however, should be Reference SNF after ~2010.
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문제 정의
이에, 본 연구에서는 국내 사용후핵연료 현황을 새로이 파악하였으며, 기존에 선정한 기준사용후핵연료의 타당성 및 향후 개선방안 둥을 분석하였다.
가설 설정
그 외의 호기에 대해서는 운영기간을 40 년으로 가정하였다. l, 000MW급 원전에 적용될 핵연료는 한국표준형연료(Korean Standard Fuel Assembly, KSFA)를 가정하였으며, l, 400MW급 차세대원자로의 사용후핵연료 발생량은 '차세대원자로 설계개발(11)'[4]에서 제시한 값을 사용하였다.
향후 건설되어 2008년부터 운영될 8기의 원자로는 PWR로 가정하였으며, 고리 1호기는 2018 년에, 월성 1호기는 2013년에 폐로됨을 가정하였다. 그 외의 호기에 대해서는 운영기간을 40 년으로 가정하였다. l, 000MW급 원전에 적용될 핵연료는 한국표준형연료(Korean Standard Fuel Assembly, KSFA)를 가정하였으며, l, 400MW급 차세대원자로의 사용후핵연료 발생량은 '차세대원자로 설계개발(11)'[4]에서 제시한 값을 사용하였다.
따라서, 현재는 기준 사용후핵연료를 17x17 KOFA 핵연료로 선정하여 사용하고 있으나, 지금부터 KSFA의 물리학적 제원, 초기 농축도 및 방출연소도를 단계적으로 반영하면서 처분시스템의 개념을 설정하는 것이 바람직해 보이며, 약 5년 후부터는 기준핵연료로서 KSFA의 제원을 기준핵연료로 선정하는 것이 타당해 보인다. 여기서 각 핵연료 종류별 발생량 예측시 향후 건설될 원자로[4]의 핵연료는 16x16 KSFA 핵연료를 가정하였다.
2003년까지 발생한 사용후핵연료는 실제 발전소에 저장되어 있는 사용후핵연료 자료⑶를 근거로 산출하였으며, 현재 운영중인 원전에서 향후 발생될 사용후핵연료의 예상발생량은 예측을 통해 2055년까지 발생될 사용후핵연료의 추이를 파악하였다. 향후 건설되어 2008년부터 운영될 8기의 원자로는 PWR로 가정하였으며, 고리 1호기는 2018 년에, 월성 1호기는 2013년에 폐로됨을 가정하였다. 그 외의 호기에 대해서는 운영기간을 40 년으로 가정하였다.
제안 방법
추정하였다. 2003년까지 발생한 사용후핵연료는 실제 발전소에 저장되어 있는 사용후핵연료 자료⑶를 근거로 산출하였으며, 현재 운영중인 원전에서 향후 발생될 사용후핵연료의 예상발생량은 예측을 통해 2055년까지 발생될 사용후핵연료의 추이를 파악하였다. 향후 건설되어 2008년부터 운영될 8기의 원자로는 PWR로 가정하였으며, 고리 1호기는 2018 년에, 월성 1호기는 2013년에 폐로됨을 가정하였다.
앞서 언급한 2015년까지의 전력수급기본계획을 근거로 사용후핵연료 연도별 발생량 및 누적량을 추정하였다. 2003년까지 발생한 사용후핵연료는 실제 발전소에 저장되어 있는 사용후핵연료 자료⑶를 근거로 산출하였으며, 현재 운영중인 원전에서 향후 발생될 사용후핵연료의 예상발생량은 예측을 통해 2055년까지 발생될 사용후핵연료의 추이를 파악하였다.
처분시스템 설계를 위한 기초 자료로 사용되는 국내 사용후핵연료의 발생량 및 연소이력 현황올 파악하였다. 2055년까지 PWR 및 CANDU 사용후핵연료 발생량은 각각 20, 500 및 14, 800MTU로 나타났다.
성능/효과
2055년까지 PWR 및 CANDU 사용후핵연료 발생량은 각각 20, 500 및 14, 800MTU로 나타났다. 17x17 핵연료 집합체의 사용후핵연료 발생량 비율은 2003년 기준으로 전체대비 60%를 점유하는 것으로 나타났으며, 2012년 이후부터는 16x16 KSFA 사용후핵연료 발생량이 급격히 증가하여 최종시점에서는 70% 정도를 점유할 것으로 보인다. 사용후핵연료의 평균연소도는 2000년대 초반에는 40GWD/MTU 정도이며, 2000년대 중 후반부터는 45GWD/MTU< 초과할 것으로 보인다.
그림 3에는 향후 발생될 핵연료를 예측한 것인데, KSFA의 다량 방출로 인해 17x17 핵연료가 감소하여 2012년 후부터는 16x16 핵연료가 17x17 핵연료에 비해 더 많이 발생하게 되고 최종적으로는 총 처분물량의 약 70% 정도 차지하게 된다. 따라서, 현재는 기준 사용후핵연료를 17x17 KOFA 핵연료로 선정하여 사용하고 있으나, 지금부터 KSFA의 물리학적 제원, 초기 농축도 및 방출연소도를 단계적으로 반영하면서 처분시스템의 개념을 설정하는 것이 바람직해 보이며, 약 5년 후부터는 기준핵연료로서 KSFA의 제원을 기준핵연료로 선정하는 것이 타당해 보인다. 여기서 각 핵연료 종류별 발생량 예측시 향후 건설될 원자로[4]의 핵연료는 16x16 KSFA 핵연료를 가정하였다.
800MTU 임을 볼 수 있으며, 다발 기준으로는 PWR 4만, CANDU 78만여 다발 정도임을 볼 수 있다. 총 처분물량인 2055년까지의 사용후핵연료 발생량은 PWR의 경우 20, 500MTU, CANDU의 경우는 약 14.800MTU 정도인 것으로 나타났다. 이 값은 1997년에 추정한 값과 큰 차이가 없다.
평 균 방출연소도 48GWD/MTU를 목표로 개발된 Vantage 5H를 대체할 17x17 개량형핵연료는 평균 방출연소도가 55GWD/MTU 이상으로서 고연소도를 추구하였으며 열적성능은 현재 사용 중인 Vantage 5H 연료에 비해 10% 이상 향상되었다. 이 연료는 약 2008년경에 상용원자로의 연료로 쓰일 예정이다.
후속연구
사용후핵연료의 평균연소도는 2000년대 초반에는 40GWD/MTU 정도이며, 2000년대 중 후반부터는 45GWD/MTU< 초과할 것으로 보인다. 따라서, 현재는 1997년에 선정한 제원을 기준 사용후핵연료 제원으로 사용하되 향후 5년 후를 기점으로 기준핵연료를 16x16 KSFA 4.5w/o, 55GWD/MTU로 반영하는 것이 타당해 보이며, 본 연구에서 도출된 사용후핵연료 현황은 방사선차페, 핵임계 및 안전성 평가 시 매우 중요한 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
것으로 분석된다. 이처럼 본 연구를 통해 산출된 사용후핵연료의 현황은 핵임계, 방사선 차폐, 안전성 평가분야에 널리 활용될 것으로 기대된다.
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