[표제지 등]
서지정보양식
제출문
장수명핵종 소멸처리 기술개발과제 구성표
요약문
Summary
표목차
그림목차
목차
제1장 서론 36
제1절 개요 36
제2절 연구목표 및 내용 38
제3절 추진방안 38
1. 미임계 시스템 기초특성 연구 38
2. 전산체계 수정 및 보완 40
제2장 미임계 핵변환 설계 특성 42
제1절 개요 42
제2절 미임계 핵변환 기술 현황 43
1. 핵설계 특성 44
2. 핵연료 특성 45
3. 열전달 특성 48
제3절 미임계 핵변환로 설계연구 51
1. 설계요건 51
가. 설계개념 51
나. 주요 설계요건 53
2. 설계기준 57
가. 핵설계 58
나. 열전달 설계 60
3. 설계절차 (Road Map) 61
가. 핵설계 61
나. 핵연료 설계 61
다. 열전달 설계 62
제4절 장수명 핵종 평가 핵자료 현황파악 62
1. 주요 핵종 핵자료 평가특성 64
가. Tc-99 64
나. I-127 65
다. I-129 67
라. Np-237 68
마. Np-238 70
바. Np-239 71
사. Am-241 73
아. Am-242 75
자. Am-242m 76
차. Am-243 78
카. Cm-241 79
타. Cm-242 81
파. Cm-243 82
하. Cm-244 83
갸. Cm-245 85
냐. Cm-246 86
댜. Cm-247 88
2. 핵종별 주요 단면적값 89
3. 핵자료 현황 분석 결론 90
참고문헌 92
제3장 미임계로의 핵특성 해석 102
제1절 개요 102
제2절 LCS-ORIGEN2 연결프로그램 102
1. MCNP입력자료(input data file) 102
가. MCNP 입력자료의 형태 103
나. MCNP 입력자료용 핵종 선택 방법 103
2. ORIGEN2 입력자료 104
가. 실제 핵종량의 입력 104
나. 출력지정 104
3. 계산기능 및 특성 104
가. 핵임계도 계산과 고정선원 계산 105
나. 핵연료의 연속 주입과 핵분열생성물 제거 105
다. 거시단면적 모니터링 105
4. 문제점 및 개선 106
가. 핵자료 호환성 106
나. ORIGEN2의 1군핵단면적 생산 106
다. 핵분열생성물의 생성량 수정 107
라. 1개이상의 영역에서의 연소계산 107
제3절 LCS-ORIGEN2 연결프로그램의 응용 108
1. 염화물 용융염 핵연료 노심 108
가. 노심형태 108
나. 연소기간에 따른 핵특성인자 변화분석 108
2. LANL의 가속기미임계로 109
가. 계산 모델 109
나. 계산결과 110
제4절 결언 111
참고문헌 112
제4장 표적시스템 기술개발 현황 및 중성자 생성특성 120
제1절 서론 120
제2절 표적시스템 기술개발 현황 121
1. 핵파쇄 중성자원 및 표적 개발 현황 121
2. 표적시스템 개발 방법 123
3. 후보 표적시스템 선정 125
제3절 중성자 생성특성 127
1. 계산조건 127
2. 핵파쇄반응 일반특성 계산 130
가. 양성자투과 130
나. 생성입자 131
3. 중성자 생성 및 누설 133
가. 표적지름의 변화에 따른 영향 133
나. 빔에너지 변화에 따른 영향 139
4. 중성자 에너지 분포 140
가. 표적지름의 변화에 따른 영향 140
나. 빔에너지 변화에 따른 영향 144
5. 더 연구할 사항 144
제4절 결론 146
참고문헌 148
제5장 원자로 동특성 코드 개발 178
제1절 Point Kinetics의 동특성 방정식 180
1. 방정식의 수학적 구조 180
2. 해석적 일반해의 계산 방법 182
3. 수치계산을 위한 해석해의 성질 분석 183
4. 응답함수 183
제2절 원자로 모형 184
1. 임계형 고속로의 물리적 인자 185
2. 원자로 사고 모형 구성 186
3. 미임계형 고속로의 구동 및 운전 scenario 187
제3절 수치계산과 전산Code 체계 188
1. 차분 방정식의 수학적 성질과 수치계산 기법 189
2. 수치계산 및 절차 Code 소개 191
3. PNTKNT.EXE 프로그램 사용법 193
제4절 계산결과 및 분석 194
1. 과도상태에서 임계형 고속로의 출력 변화 195
2. 음의 반응도가 귀환제어에 미치는 효과 196
3. 미임계형 고속로 초기구동 및 제어 197
제5절 결론 197
참고문헌 199
제6장 결언 214
제1절 개요 214
제2절 설계 특성 214
제3절 미임계 특성 217
1. 몬테칼로 계산을 이용한 노심 특성 217
2. 미임계 동특성 218
제4절 표적특성 219
부록 222
표 2.1. Sodium과 Lead의 열전달 특성 자료 비교 94
표 4.1. 핵파쇄 중성자원 개발 현황 150
표 4.2. 핵파쇄 중성자원에 사용되었거나 사용 계획중인 표적 물질들의 기본 특성 151
표 4.3. 고체 (Ta,W) 표적과 액체 (Pb, Pb-Bi) 표적의 장점 비교 152
표 4.4. 빔양성자 1 개당 1차 충돌입자인 빔양성자에 의해 지름 30cm, 높이 50 cm의 실린더형 납표적에 의해 생성되는 구역별 중성자 수. 괄호안은 전체 중성자양에 대한 % 152
표 4.5. 양성자 1 GeV 빔을 지름 30 cm, 높이 50 cm 납표적에 조사했을때 양성자 1 개당 생성되는 입자수 153
표 4.6. 양성자 1 GeV 빔을 지름 30 cm, 높이 50 cm 납표적에 조사했을때 양성자 1 개당 생성되는 핵파쇄 단계별 중성자 및 양성자 수 153
표 4.7. 양성자 2 GeV 빔을 지름 30 cm, 높이 50 cm 납표적에 조사했을때 양성자 1 개당 생성되는 입자수 154
표 4.8. 양성자 2 GeV 빔을 지름 30 cm, 높이 50 cm 납표적에 조사했을때 양성자 1 개당 생성되는 핵파쇄 단계별 중성자 및 양성자 수 154
표 4.9. 높이 50 cm의 납표적의 지름을 변화시키면서 1 GeV 양성자빔을 조사했을때 양성자 1 개당 생성 및 누설되는 중성자수 155
표 4.10. 높이 50 cm의 텅스텐표적의 지름을 변화시키면서 1 GeV 양성자빔 조사했을때 양성자 1 개당 생성 및 누설되는 중성자수 156
표 4.11. 지름 30 cm, 높이 50 cm의 납표적에 빔에너지를 변화시키면서 양성자빔을 조사했을때 양성자 1 개당 생성 및 누설되는 중성자수 157
표 4.12. 지름 30 cm, 높이 50 cm의 텅스텐표적에 빔에너지를 변화시키면서 양성자빔을 조사했을때 양성자 1 개당 생성 및 누설되는 중성자수 158
표 4.13. 높이 50 cm의 납표적의 지름을 변화시키면서 1 GeV 양성자빔을 조사했을때 생성 및 누설되는 중성자의 에너지 분포 159
표 4.14. 높이 50 cm의 텅스텐표적의 지름을 변화시키면서 1 GeV 양성자빔을 조사했을때 생성 및 누설되는 중성자의 에너지 분포 160
표 4.15. 높이 50 cm의 납표적의 지름을 변화시키면서 1 GeV 양성자빔을 조사했을때 생성 및 누설되는 전체 중성자의 평균에너지 161
표 4.16. 높이 50 cm의 텅스텐표적의 지름을 변화시키면서 1 GeV 양성자빔을 조사했을때 생성 및 누설되는 전체 중성자의 평균에너지 161
표 4.17. 지름 30cm, 높이 50 cm의 납표적에 빔에너지를 변화시키면서 양성자빔을 조사했을때 생성 및 누설되는 중성자의 에너지 분포 162
표 4.18. 지름 30cm, 높이 50 cm의 텅스텐표적에 빔에너지를 변화시키면서 양성자빔을 조사했을때 생성 및 누설되는 중성자의 에너지 분포 163
표 4.19. 지름 30cm, 높이 50 cm의 납표적에 빔에너지를 변화시키면서 양성자빔을 조사했을때 생성 및 누설되는 전체 중성자의 에너지 분포 164
표 4.20. 지름 30cm, 높이 50 cm의 텅스텐표적에 빔에너지를 변화시키면서 양성자빔을 조사했을때 생성 및 누설되는 전체 중성자의 에너지 분포 164
표 5.1. 고속로의 물리적 인자와 설계 인자 200
표 5.2. Precursor의 지발성 중성자 방출 비율과 붕괴상수 201
표 5.3. 임계로의 중성자와 precursor의 초기 값 201
표 5.4. 미임계로의 중성자와 precursor의 초기 값 202
표 5.5. 원자로 과도상태에서 동특성 계산 결과 203
표 5.6. 핵 연료 피복재(C)와 연료(F)의 용융점 도달 시간 (초) 205
그림 2.1. 일반적인 시스템 설계 절차 95
그림 2.2. CERN 핵연료 형태 95
그림 2.3. CERN의 핵연료 주기 개념 96
그림 2.4. 핵설계 Road Map 98
그림 2.5. 핵연료 설계 Road Map 98
그림 2.6. 열전달 설계 Road Map 100
그림 3.1. LCS-ORIGEN2 연결프로그램의 흐름도 113
그림 3.2. 핵특성 분석 모델 114
그림 3.3. 연소시간에 따른 반응도 변화 115
그림 3.4. 연소시간에 따른 출력 변화량 115
그림 3.5. 연소시간에 따른 중성자의 평균에너지 116
그림 3.6. 연소시간에 따른 흡수단면적의 변화형태 116
그림 3.7. 연소기간에 따른 핵분열단면적값의 영향 117
그림 3.8. LANL의 금속 핵연료 노심형태 118
그림 3.9. 고정단면적, 고정중성자선원 및 핵파쇄 중성자선원인 경우 핵임계도의 비교 119
그림 3.10. 열출력 변화에 따른 핵임계도 변화의 비교 119
그림 4.1. 미국 LANL의 ADTT 표적관련 개략도 165
그림 4.2. 일본 JAERI의 OMEGA 프로젝트 미임계로 표적관련 개략도 166
그림 4.3. 유럽 CERN의 EA 표적관련 개략도 167
그림 4.4. Pb와 W의 중성자 반응 단면적 168
그림 4.5. 납과 텅스텐 표적의 중성자 생성 특성 분석을 위해 설정한 빔 및 표적 형태... 169
그림 4.6. 지름 30 cm, 높이 50 cm의 실린더형 납표적에 지름 10 cm의 양성자빔을 에너지를 변화시키면서 조사했을때 1차 양성자빔만에 의해 생성되는 구역별 중성자수 170
그림 4.7. 지름 30 cm, 높이 50 cm의 실런더형 납표적에 지름 10 cm의 1, 2 GeV 양성자빔을 에너지를 조사했을때 생성되는 핵파쇄 과정 단계별 중성자의 에너지 분포 170
그림 4.8. 1 GeV 양성자빔을 높이 50 cm 표적의 지름을 변화시키면서 조사했을때 생성 및 누설되는 전체 중성자수 171
그림 4.9. 1 GeV 양성자빔을 높이 50 cm 표적의 지름을 변화시키면서 조사했을때 생성되는 구역별 중성자수 171
그림 4.10. 1 GeV 양성자빔을 높이 50 cm 표적의 지름을 변화시키면서 조사했을때 생성되는 지름별 중성자수 172
그림 4.11. 1 GeV 양성자빔을 높이 50 cm 표적의 지름을 변화시키면서 조사했을때 누설되는 표면별 (윗면, 5 개 옆면, 아랫면) 중성자수 172
그림 4.12. 1 GeV 양성자빔을 높이 50 cm 표적의 지름을 변화시키면서 조사했을때 누설되는 표면별 (윗면, 옆면, 아랫면) 중성자수 173
그림 4.13. 1 GeV 양성자빔을 높이 50 cm 표적의 지름을 변화시키면서 조사했을때 누설되는 지름별 중성자수 173
그림 4.14. 지름 30 cm, 높이 50 cm 표적에 빔에너지를 변화시키면서 조사했을때 생성 및 누설되는 전체 중성자수 174
그림 4.15. 지름 30 cm, 높이 50 cm 표적에 빔에너지를 변화시키면서 조사했을때 생성 및 누설되는 단위 빔에너지당 전체 중성자수 174
그림 4.16. 1 GeV 양성자빔을 높이 50 cm 표적의 지름을 변화시키면서 조사했을때 생성 및 누설되는 전체 중성자의 에너지 분포 175
그림 4.17. 지름 30 cm, 높이 50 cm 표적에 빔에너지를 변화시키면서 조사했을때 생성 및 누설되는 전체 중성자의 에너지 분포 176
그림 4.18. 1 GeV 양성자빔을 높이 50 cm 표적의 지름을 변화시키면서 조사했을때 생성 및 누설되는 전체 중성자의 평균 에너지 177
그림 4.19. 지름 30 cm, 높이 50 cm 표적에 빔에너지를 변화시키면서 조사했을때 생성 및 누설되는 전체 중성자의 평균 에너지 177
그림 5.1. PNTKNT 프로그램 중 최대출력 계산 부분의 개략적 흐름도 206
그림 5.2. intgdeqn 내부의 module 구성과 연계도 207
그림 5.3. stepsize 선택에 따른 최대 출력 도달 시간의 수렴성 208
그림 5.4. stepsize 선택에 따른 최대출력의 수렴성 208
그림 5.5. 원자로의 과도상태에서 중성자와 precursor 수 209
그림 5.6. 원자로의 과도상태에서 출력 excursion 209
그림 5.7. 반응도 변화에 따른 원자로 최대출력 변화 210
그림 5.8. 원자로의 과도상태에서 에너지 축적 변화 210
그림 5.9. Doppler 귀환제어에 따른 노심내 중성자와 precursor 수 변화 211
그림 5.10. Doppler 효과가 있을 경우의 반응도 변화 211
그림 5.11. 시간에 따른 원자로의 에너지 변화 212
그림 5.12. 시간에 따른 양성자 전류변화에 의한 source 중성자의 생성량 212
그림 5.13. 외부 중성자원에 따른 미임계로의 출력 변화 (I) 213
그림 5.14. 외부 중성자원에 따른 미임계로의 출력 변화 (II) 213