표제지
제출문
중소형 일체형원자로 개발 과제 구성표
요약문
SUMMARY
Contents
목차
제1장 서론 38
제1절 연구 배경 38
제2절 연구 개발의 목표 및 내용 40
제2장 중소형 일체형 원자로 개발 현황 44
제1절 서론 44
제2절 외국의 개발 현황 45
1. 국가별 개발 현황 45
2. 주요 중소형 원자로 특성 48
제3절 국내의 개발 현황 64
참고문헌 67
제3장 중소형 일체형 원자로 노심 설계 68
제1절 개요 68
제2절 노심 핵 설계 70
1. 개요 70
2. 핵연료 집합체 핵설계 73
3. 예비 노심 장전 모형 및 평가 114
4. 요약 및 결론 170
제3절 노심 열수력 설계 173
1. 개요 173
2. 노심 열수력 인자 평가 177
3. 열수력 시험 자료 분석 183
4. 결론 192
제4절 노심 보호/감시 계통 설계 및 노심 안전성 분석 193
1. 노심 보호/감시 계통 설계 193
2. 노심 안전성 분석 209
제5절 노심 차폐 설계 248
1. 개요 248
2. 방사선 방호 기준 249
3. 노심 차폐 설계 방법론 254
4. SMART 원자로 예비 차폐 해석(노심 선원항 평가) 259
5. 결론 268
제6절 핵연료 집합체 기계 설계 269
1. 개요 269
2. 일체형 원자로용 핵연료 개발 현황 275
3. 국산 KOFA 핵연료를 근간으로 하는 SMART용 핵연료 293
4. 결론 298
제7절 핵연료봉 설계 300
1. 중소형 원자로용 핵연료 현황 300
2. 핵연료봉 개념 설계 306
3. 결론 317
제8절 노심 설계 기술 개발 318
1. 서론 318
2. MASTER 해석 방법론 320
3. MASTER 개선 및 개발 사항 324
4. 결론 330
참고문헌 331
제4장 연구 개발 목표 달성도 및 대외 기여도 340
제1절 연구 개발 목표 달성도 340
제2절 대외 기여도 344
제5장 연구 개발 결과의 활용 계획 346
서지정보양식(BIBLIOGRAPHIC INFORMATION SHEET) 347
판권기 349
표 3.2-1. 17×17 KOFA 설계 제원 74
표 3.2-2. 핵연료 집합체 구성 85
표 3.2-3. 격자 계산 코드의 검증 계산을 위한 기본 집합체 자료 95
표 3.2-4. 격자 계산을 위한 그리드 스페이서 자료 96
표 3.2-5. 핵연료 집합체의 2군-K∞ 비교[이미지참조] 96
표 3.2-6. MASTER 코드에 쓰이는 핵종 106
표 3.2-7. Loizzo 시험용 원자로 단면적 조성 123
표 3.2-8. 노심 평균 핵적 특성 125
표 3.2-9. 코드별 Keff 계산 결과[이미지참조] 125
표 3.2-10. 노달 방법에 의한 축 방향 출력 밀도 비교 126
표 3.2-11. 예비 장전 모형 1의 핵연료 집합체 134
표 3.2-12. 반응도 요약 134
표 3.2-13. 예비 장전 모형 2에 사용된 핵연료 제원 143
표 3.2-14. 장전 모형 3의 핵연료 사양 151
표 3.2-15. 반응도 요약 151
표 3.2-16. 주기초 반응도 계수 152
표 3.2-17. 예비 장전 모형 4(69 집합체)의 핵연료 집합체 사양 165
표 3.2-18. 예비 장천 모형 4(69 집합체) 반응도 요약표 165
표 3.2-19. 반응도 계수 요약 165
표 3.2-20. 장전 모형별 상온 정지시 Keff 및 주기 길이 요약[이미지참조] 172
표 3.3-1. 기본 열수력 인자 180
표 3.3-2. 정상상태 DNBR 181
표 3.3-3. 핵연료 압력 손실 181
표 3.3-4. 임계 열속 시험 자료 인자 범위 185
표 3.3-5. 임계 열속 시험 자료 기하 인자 특성 186
표 3.3-6. 압력 손실 시험 자료 기하 인자 특성 190
표 3.3-7. 열혼합 시험 자료 인자 범위 191
표 3.4-1. 국내 가압 경수로 노심 보호/감시 계통 비교 205
표 3.4-2. SMART용 노심 보호/감시 계통 입력 신호 예비 요건 206
표 3.4-3. 핵비등 이탈률과 선출력 생성률에 영향을 주는... 215
표 3.4-4. 노심 안전성 분석에서 고려되는 설계 기준 사고 216
표 3.4-5. 출력 중 제한적인 제어봉 집합체 인출 사고의 사건 경위 230
표 3.4-6. 전출력 중 제어봉 집합체 인출 사고 해석을 위한 가정과 초기 조건 230
표 3.5-1. 선량 한도 비교 253
표 3.5-2. 방사선 방호 기준 253
표 3.5-3. SMART 원자로 노심의 재료 및 원소별 원자수밀도 262
표 3.5-4. 중성자 유효증배계수 263
표 3.6-1. 재료 시방서의 부품별 코발트 함량 제한치 297
표 3.7-1. 세계 각국의 중소형 원자로의 핵연료와 노심 조건 요약 302
표 3.7-2. 핵연료 성능 관련 원자로 운전 조건 312
표 3.7-3. 핵연료봉 제원 비고 313
표 3.7-4. SMART와 기존 PWR의 1차 계통 수화학 비교 314
그림 3.2-1. 환상 가돌리니움 합금 가연성 흡수체를 사용한... 80
그림 3.2-2. 12 wt.%의 가돌리니아봉을 포함한 집합체의 연소도별 K∞ 변화[이미지참조] 80
그림 3.2-3. 2 wt.%의 가돌리니아봉과 1 g/㎤의 환상 가돌리니움 가연성... 81
그림 3.2-4. 2 wt.%의 가돌리니아봉과 2.5 g/㎤의 환상 가돌리니움 가연성... 81
그림 3.2-5. 가연성 흡수체 종류의 노심 연소에 따른 초과반응도 82
그림 3.2-6. 주기초 흡수체별 가용 정지여유도 82
그림 3.2-7. 주기중 정지여유도 83
그림 3.2-8. 집합체 장전 모형-A1, A2 86
그림 3.2-9. 집합체 장전 모형-B1 86
그림 3.2-10. 집합체 장전 모형-B2, B3 87
그림 3.2-11. 집합체 장전 모형-T2 87
그림 3.2-12. 집합체 장전 모형-P8 88
그림 3.2-13. 집합체 장전 모형-KG 88
그림 3.2-14. 집합체 장전 모형-K 89
그림 3.2-15. 집합체 장전 모형-K3 89
그림 3.2-16. 집합체 장전 모형-K8 90
그림 3.2-17. 집합체 장전 모형-A3 90
그림 3.2-18. 집합체 장전 모형-K6 91
그림 3.2-19. 검증 계산용 집합체 장전 모형(17×17-24/1 KOFA) 97
그림 3.2-20. 상온, 제어봉 인출시 격자 계산 코드 출력 분포 비고 98
그림 3.2-21. 상온, 제어봉 삽입시 격자 계산 코드 출력 분포 비교 99
그림 3.2-22. 연소도에 따른 집합체 K∞[이미지참조] 100
그림 3.2-23. CASMO-3의 중핵종 사슬 107
그림 3.2-24. MASTER의 중핵종 사슬 107
그림 3.2-25. 축 방향 반사체 단면적 구조 108
그림 3.2-26. 반경 방향 반사체 영역의 단면적 구조 109
그림 3.2-27. 노심 영역의 단면적 구조 110
그림 3.2-28. 불균질 조형 함수 구조 112
그림 3.2-29. CASMO-3/XFORM을 이용한 중성자 단면적 생산 절차 113
그림 3.2-30. RBMK 장전 모형 127
그림 3.2-31. 채널별 축 방향 조성 128
그림 3.2-32. PANDA와 MASTER 노달 방법에 의한 반경 방향 출력 분포 129
그림 3.2-33. MASTER 노달 방법과 PANDA 상세 계산에 의한 반경 방향... 130
그림 3.2-34. 제어봉 배치도-25 제어봉 135
그림 3.2-35. 예비 노심 장전 모형 1-25 제어봉 136
그림 3.2-36. 연소에 따른 초과반응도-25 제어봉 137
그림 3.2-37. 주기초 온도에 대한 반응도 변화-25 제어봉 137
그림 3.2-38. 주기초 온도에 따른 붕소능-25 제어봉 138
그림 3.2-39. 주기초 온도에 따른 최소 붕소 농도 138
그림 3.2-40. 주기중 온도에 따른 최소 붕소 농도-25 제어봉 139
그림 3.2-41. 연소에 따른 임계 제어봉 위치 예-25 제어봉 139
그림 3.2-42. 연소에 따른 축 방향 출력 변위와 Fq-25 제어봉[이미지참조] 140
그림 3.2-43. 예비 노심 장전 모형 2-33 제어봉 144
그림 3.2-44. 예비 장전 모형 2의 제어봉 배치도-33 제어봉 145
그림 3.2-45. 연소에 따른 노심 반응도-33 제어봉 146
그림 3.2-46. 제어봉 배치도-29 제어봉 153
그림 3.2-47. 예비 노심 장전 모형 3-29 제어봉 154
그림 3.2-48. 반경 방향 출력 분포(0 EFPD) 155
그림 3.2-49. 반경 방향 출력 분포(330 EFPD) 156
그림 3.2-50. 반경 방향 출력 분포(660 EFPD) 157
그림 3.2-51. 반경 방향 출력 분포(1,078 EFPD) 158
그림 3.2-52. 연소도에 따른 초과반용도-29 제어봉 159
그림 3.2-53. 연소도에 따른 상온 정지시 노심 임계도-29 제어봉 159
그림 3.2-54. 연소도에 따른 재장전 조건의 노심 임계도-29 제어용 160
그림 3.2-55. 조절 제어군 완전 삽입, 고온 영출력 조건의 노심 임계도... 160
그림 3.2-56. 임계 제어봉 위치 예-29 제어봉 161
그림 3.2-57. 연소도별 축 방향 출력 변위 및 첨두 계수-29 제어봉 161
그림 3.2-58. 축 방향 출력 분포-29 제어봉 162
그림 3.2-59. 제어봉 배치도-69 집합체 노심 166
그림 3.2-60. 예비 노심 장전 모형 4-69 집합체 167
그림 3.2-61. 연소도에 따른 Keff-69 집합체[이미지참조] 168
그림 3.2-62. 임계 제어봉 위치 예-69 집합체 168
그림 3.2-63. 연소도별 축 방향 출력 변위 및 첨두 계수-69 집합체 169
그림 3.2-64. 축 방향 출력 분포-69 집합체 노심 169
그림 3.3-1. 축방향 출력 분포 182
그림 3.4-1. SMART 노심 보호/감시 계통 설계 흐름도 208
그림 3.4-2. 노심 안전성 분석의 유형파 생산물의 흐름도 217
그림 3.4-3. 노심 안전성 분석을 수행하기 위해 필요한 정보 218
그림 3.4-4. 제어봉 집합체 인출 사고에 사용되는 전산 프로그램과 정보의... 231
그림 3.4-5. 신속 트립 제어봉 집합체 이탈 해석을 위한 ABB-CE 방법론 244
그림 3.4-6. 지연 트립 제어봉 집합체 이탈 해석을 위한 ABB-CE 방법론 245
그림 3.5-1. 노심 차폐 해석 흐름도(방사선 물리 해석) 257
그림 3.5-2. 노심 차폐 해석 흐름도(임계도 해석) 258
그림 3.5-3. 핵연료 집합체 구성물 구조 264
그림 3.5-4. (a) SMART 원자로의 17×17 핵 연료 집 합체 1/8 모델... 265
그림 3.5-4. (b) SMART 원자로의 17×17 핵 연료 집 합체 1/8 모델... 265
그림 3.5-5. SMART 원자로의 1/8 노심에 대한 MCNP 모델 266
그림 3.5-6. (a) SMART 원자로 핵연료봉 출력 분포(제어봉 인출) 267
그림 3.5-6. (b) SMART 원자로 핵연료봉 출력 분포(제어봉 삽입) 267
그림 3.6-1. KOFA 17×17형 핵연료 집합체 271
그림 3.6-2. MRX 노심 배치 및 핵연료 집합체 단면도 272
그림 3.6-3. VVER-440 핵연료 집합체 273
그림 3.6-4. KLT-40 핵연료 집합체 274
그림 3.6-5. Shippingport 핵연료 집합체 단면도 274
그림 3.7-1. 핵연료봉 315
그림 3.7-2. 중성자 흡수로 인한 Dy-160의 변환 경로 316
그림 3.8-1. 반경방향 출력 분포 및 유효 증배 계수 비교 326
그림 3.8-2. 축방향 출력 분포 비교 327
그림 3.8-3. 3차원 IAEA 기준 계산 문제의 노심 출력 비교 329