표제지
제출문
경중수로 연계핵연료주기 과제 구성표
요약문
SUMMARY
Contents
목차
제1장 서론 36
제1절 연구 목적 36
1. DUPIC 핵연료주기 36
2. DUPIC 연구개발계획 추진배경 37
3. 연구개발의 목적 38
제2절 연구개발의 필요성 38
1. 시설 엔지니어링 38
2. DUPIC 핵연료주기 계통평가 40
3. 국제협력 41
제3절 연구개발의 범위 41
1. 시설 엔지니어링 41
2. 계통분석 42
3. 국제협력 43
제2장 경.중수로 연계 핵연료주기 기술현황 분석 46
제1절 개념적 배경 46
1. 역사적 배경 46
2. 핵확산 저항성(Proliferation Resistance) 개념 47
3. 경.중수로 연계핵연료주기(DUPIC) 기술 49
제2절 DUPIC 관련 기술 현황 분석 59
1. 개요 59
2. DUPIC 관련 기술 61
3. 원격가공과 관련된 기술현황 73
4. 세계적 기술추세 75
제3절 DUPIC 핵연료제조관련 기술의 경제성 현황분석 77
1. 개요 77
2. 시대별 경제성 분석 현황 77
3. 경제성 분석에 대한 논의 87
제3장 연구개발 수행내용 및 결과 92
제1절 시설 엔지니어링 92
1. 차폐시설 92
2. 수송용기 138
3. DUPIC 모의시험 시설 165
제2절 계통 분석 188
1. 개요 188
2. 기준 계통 분석 190
3. DUPIC 핵연료주기 경제성 평가 212
4. 환경측면에서의 이득 249
5. 신기술 응용 타당성 분석 284
제3절 국제 협력 298
1. 개요 298
2. 주요 쟁점 해결 306
3. DUPIC의 세계화 308
제4장 연구개발 목표 달성도 및 대외 기여도 320
제1절 연구개발의 목표 달성도 320
1. 시설 엔지니어링 320
2. DUPIC 핵연료주기 계통평가 322
3. 국제협력 324
4. 논문발표 325
제2절 관련분야 발전에의 기여도 326
제5장 연구결과의 활용계획 330
제1절 국내활용계획 330
제2절 국제적 활용 전망 및 계획 331
1. 경수로 보유국과 중수로 보유국간의 연계 331
2. 경수로 또는 중수로 단일 노형보유국의 DUPIC 가능성 334
3. 경·중수로 간의 국제공동(globla) 협력 336
제6장 참고문헌 340
부록 356
부록 I. 카나다-스페인간 타당성연구에 대한 검토의견 360
부록 II. 경.중수로연계핵연료주기(DUPIC) Brochure 372
부록 III. IMEF의 M6 차폐실 활용계획 400
1. DUPIC 핵연료개발을 위한 IMEF의 시설활용 계획 402
2. M6 차폐실의 방사선 분포 시뮬레이션 408
부록 IV. Burkart 박사 초청 강연(1995. 10.9-10) 내용 요약 416
1. 초청 배경 418
2. 제 1차 강연(Strengthening IAEA Safeguards) 418
3. 제 2차 강연(The International Nuclear Control Regime) 420
부록 V. 국제학회 DUPIC 논문발표 출장 요약 424
1. Global '93 Conference 426
2. Global '95 Conference 430
3. IAEA Symposium 441
부록 VI. 국내외 발표 논문요약 464
서지정보양식(BIBLIOGRAPHIC INFORMATION SHEET) 483
표 2.1.1. 핵확산 저항성 핵연료주기 대안 48
표 2.2.1. AIROX 공정 발생 방사성폐기물의 양 및 관리방법 65
표 2.3.1. 핵연료 제조시설 제조단가(ORNL/TM-6522) 83
표 2.3.2. NASAP 연료물질 및 핵연료 제조비용분석 84
표 2.3.3. U/Pu alloy-to-oxide conversion 및 혼합연료제조비 86
표 2.3.4. AIROX Fuel Plant Cost 88
표 3.1.1. PIEF 사용후핵연료 저장현황 94
표 3.1.2. IMEF 시설 규격 127
표 3.1.3. IMEF M6 셀 설계특성 및 부속설비 용량 128
표 3.1.4. M5 핫셀 및 관련 핫셀의 차폐능 계산 결과 139
표 3.1.5. 수송용기의 분류 142
표 3.1.6. 미국의 On-site Cask와 Off-site Cask 차이 143
표 3.1.7. 수송경로에 따른 접속방법 144
표 3.1.8. Photon Spectrum based on a PADIRAC Spent Fuel Cutted... 145
표 3.1.9. Neutron Spectrum based on a PADIRAC Spent Fuel... 146
표 3.1.10. Maximum Dose rates for PADIRAC Cask under Normal... 157
표 3.1.11. Summary of Cask Temperatures under Normal and Fire... 163
표 3.1.12. DUPIC 모의 시험 시설 설계 168
표 3.1.13. 건설 일정표 171
표 3.1.14. 시설내 Utility 종류 175
표 3.1.15. Parts List of Padirac Cask Mock-up 186
표 3.1.16. Parts List of Handling Finger 187
표 3.2.1. Characteristics of Reference Reactors and Fuels for... 191
표 3.2.2. Comparison of Annual Material Balance and Spent Fuel... 193
표 3.2.3. 중장기 원자력발전 계획(2006년까지) 198
표 3.2.4. 전력수급 및 원자력발전 수요 예측(2007~2050년) 200
표 3.2.5. DUPIC 주기를 고려한 장기노형전략(2007~2050년) 201
표 3.2.6. DUPIC 주기의 사용후핵연료 예상 발생량 및 누적량(35,000... 205
표 3.2.7. DUPIC 주기의 사용후핵연료 예상 발생량 및 누적량(50,000... 206
표 3.2.8. 비순환주기의 사용후핵연료 예상 발생량 및 누적량(35,000... 207
표 3.2.9. 비순환주기의 사용후핵연료 예상 발생량 및 누적량(50,000... 208
표 3.2.10. DUPIC 핵연료 제조시설로의 사용후핵연료 수송량 추정 211
표 3.2.11. 기준모델에 대한 비용 226
표 3.2.12. 민감도 분석 결과 227
표 3.2.13. DUPIC 공정장치 배치 및 크기 범례 234
표 3.2.14. ORNL 검토결과에 따른 주요장비 및 설비가격 내역 238
표 3.2.15. Unit Cost of Fuel Cycle Components 242
표 3.2.16. Levelised Costs of Once-through and DUPIC Fuel Cycle 245
표 3.2.17. Irradiation Conditions of Spent PWR and DUPIC Fuel 252
표 3.2.18. Release Rate of Volatile and Semi-volatile Elements 252
표 3.2.19. Radiation Concentration of Spent Fuel, and Fresh and Spent DUPIC Fuel. 254
표 3.2.20. Radioactivity of Spent PWR Fuel 35,000MWD/MTU,and... 257
표 3.2.21. Radioactivity of Radionuclides Contained in Spent PWR Fuel with 35.000 MWD/MTU, and DUPIC... 258
표 3.2.22. Decay Heat of Spent PWR Fuel with 35,000 MWd/MTU, and Spent DUPIC... 264
표 3.2.23. Decay Heat of Radionuclides Contained in Spent PWR Fuel with 35,000 MWD/MTU, and DUPIC... 265
표 3.2.24. Radioactive Ingestion Hazard Index of Spent PWR Fuel with 35,000MWD/... 266
표 3.2.25. Radioactive Ingestion Hazard Index of Actinides Contained in Spent PWR and DUPIC Fuel 267
표 3.2.26. Photon Spectrum of Spent PWR Fuel with... 268
표 3.2.27. Photon Spectrum of Fresh DUPIC Fuel Fabricated from... 270
표 3.2.28. Photon Spectrum of Spent DUPIC Fuel with 19,000... 271
표 3.2.29. Photon Spectrum of Volatile and Semi-volatile Radionuclides Removed from the OREOX Process 275
표 3.2.30. Projected Annual Waste Generation of DUPIC Fuel... 277
표 3.2.31. Comparison of Conditioned Radioactive Waste Volume... 279
표 3.2.32. Properties of the ZrO₂ - 20%wtY₂O₃ and... 291
표 3.2.33. Summary of the induction plasma YSZ powder... 296
표 3.2.34. Powder deposition experiments and results with -75... 297
표 3.3.1. DUPIC 공동연구 협력 추진결과 요약 300
그림 2.1.1. PUREX, TANDEM 및 DUPIC의 개념적 비교 51
그림 2.1.2. DUPIC 핵연료 제조 공정(OREOX 공정) 53
그림 2.1.3. PIEF 및 IMEF 이용(안) 55
그림 2.2.1. AIROX 공정 개념도 62
그림 2.2.2. 경수로, 고속증식로 및 AIROX와 CIVEX의 혼합 주기 64
그림 2.2.3. HFEF/S 시설 69
그림 2.2.4. RIAR 시설 평면도 및 장치 배치도 71
그림 3.1.1. 핵연료봉 인출장치(그리퍼형) 97
그림 3.1.2. 핵연료봉 인출장치(원통형 취부) 98
그림 3.1.3. 핵연료봉 인덱스 플레이트 #1 101
그림 3.1.4. 핵연료봉 인덱스 플레이트 #2 102
그림 3.1.5. 16x16 PWR 핵연료집합체 연료봉 인출 인덱스 지수 104
그림 3.1.6. 14x14 PWR 핵연료집합체 연료봉 인출 인덱스 지수 105
그림 3.1.7. 핵연료봉 절단기의 제원 108
그림 3.1.8. 핵연료봉 절단기의 완성 제품 109
그림 3.1.9. 용접기 전체 개략 도면 114
그림 3.1.10. 제작된 연료봉 봉단용접장치의 외관 모습 117
그림 3.1.11. 글로브박스 전체 개관도 119
그림 3.1.12. 제작된 글로브박스(측면) 124
그림 3.1.13. IMEF 시설 평면도 125
그림 3.1.14. Technical Provisions of IMEF(M6 Cell) 130
그림 3.1.15. 가변 분리벽 기본설계도 134
그림 3.1.16. DUPIC 연료 이송경로 137
그림 3.1.17. Exploded View of a RD-15 Cask 150
그림 3.1.18. Transfer Container for RD-15 Cask 151
그림 3.1.19. Fission Neutron Spectrum of 252Cf 154
그림 3.1.20. PADIRAC 수송용기 MCNP4A 계산모델 155
그림 3.1.21. Thermal Analysis Model for RD-15 Cask 162
그림 3.1.22. DUPIC 모의 시험시설 167
그림 3.1.23. DUPIC 모의 제조 시험시설 위치도 170
그림 3.1.24. DUPIC 모의시험시설 조감도 173
그림 3.1.25. DUPIC 모의시험시설 배치도 174
그림 3.1.26. DUPIC Mockup Cell 177
그림 3.1.27. Sectional Drawing of Padirac Cask Mock-up 183
그림 3.1.28. Side View of Padirac Cask Mock-up 184
그림 3.1.29. Handling Finger 187
그림 3.2.1. DUPIC 핵연료주기 계통분석 체계 189
그림 3.2.2. 계통별 시나리오 194
그림 3.2.3. 계통 경제성 분석 절차도 196
그림 3.2.4. DUPIC 주기에서의 사용후핵연료 발생누적량(35.000 MED/MTU) 203
그림 3.2.5. DUPIC 주기에서의 사용후핵연료 발생 누적량(55.000 MWD/MTU) 204
그림 3.2.6. 사용후핵연료발생누적량 비교(35.000 MWD/MTU 기준) 210
그림 3.2.7. 사용후핵연료 처분물량 비교 213
그림 3.2.8. Cost Evaluation Method 216
그림 3.2.9. DUPIC 핵연료 제조시설 공정 흐름도 219
그림 3.2.10. Main Processing Building Ground Plan 222
그림 3.2.11. Main Processing Building Side View 223
그림 3.2.12. View of Cell Not to Scale 231
그림 3.2.13. Section "A-A" Not to Scale 232
그림 3.2.14. Plan View of Process Cell 236
그림 3.2.15. Flow diagram of fuel cycle cost calculation 240
그림 3.2.16. Material flow and time frame of once-through and DUPIC... 241
그림 3.2.17. Sensitivity analysis of various fuel cycle component costs 247
그림 3.2.18. Effect of the cost(a) rranium,(b) spent PWR fuel transportation & storage,(c) spent PWR disposal and(d) spent CANDU fuel... 248
그림 3.2.19. Effects of discount rates on fuel cycle costs 250
그림 3.2.20. Decay Heat of Spent PWR Fuel with... 260
그림 3.2.21. Decay Heat of Spent DUPIC Fuel with... 261
그림 3.2.22. Radioactive Ingestion Hazard Index of... 262
그림 3.2.23. Radioactive Ingestion Hazard Index of Spent... 263
그림 3.2.24. Contribution of actinides and fission products to... 281
그림 3.2.25. Comparison of radioactive ingestion hazard index of... 283
그림 3.2.26. Typical PL-70 Induction plasma torch 292
그림 3.2.27. Powder spraying chamber 293
그림 3.2.28. Schematic drawing of the powder deposition process equipment 293
그림 3.2.29. Schematic of the different sample substrate used... 295