표제지
제출문
중수로개량 국제공동연구 및 기반기술개발 과제 구성표
요약문
SUMMARY
Contents
목차
제1장 서론 45
1. 연구개발의 목적, 필요성 및 범위 47
가. 중수로용 개량핵연료 개발 배경 및 진척사항 47
나. 당해년도 연구내용 49
2. 국·내외 기술 개발 현황 52
3. 참고문헌 59
제2장 중수로용 개량핵연료 설계 및 성능해석 61
1. CANFLEX-NU 핵연료 성능 해석 63
가. 핵연료다발 봉단접합판 피로강도 해석 63
나. 핵연료봉 축방향 틈새로의 피복관 붕괴 해석 80
다. CANFLEX 43개 핵연료봉 다발의 핵연료봉간 최소 틈새 95
2. CANFLEX-NU 핵연료다발 조사시험 97
가. 조사시험 99
나. 조사후시험 결과 99
다. 결과 요약 102
3. CANFLEX-RU 핵연료봉 성능 예비해석 103
가. 연료봉 내부설계를 위한 성능기준 예비평가 103
나. 핵연료봉내 누적 소결체의 축방향 팽창 해석 107
4. 참고문헌 110
제3장 중수로용 개량핵연료 열수력 해석 113
1. 서설 115
2. 중수로용 CANFLEX-NU 다발 열수력 해석 118
가. AFD 분포의 CCP 민감도 분석 118
나. 핵연료다발의 압력강하 및 CHF 특성 변화에 따른 CCP 영향 분석 144
다. CANFLEX-NU 다발 버턴의 CHF 영향 분석 165
3. 중수로용 순환핵연료 열수력 해석 194
가. CANFLEX-RU 다발의 CHF 특성 분석 194
나. RFD 분포의 CCP 민감도 분석 198
4. 참고문헌 209
제4장 중수로용 개량핵연료 안전성 해석 213
1. 서설 215
2. CANFLEX-NU 핵연료의 상용로 시범 장전 관련 안전 평가 방안 정립 216
가. 장전 계획 216
나. 해석 사고 항목 선정 217
다. 안전성 해석 방법론 정립 218
3. CANFLEX-NU 핵연료의 안전 평가 수행 219
가. 대형 냉각재 상실 사고 (LOCA)시 표준핵연료 대비 CANFLEX-NU 핵연료의 상대적 안전 평가 219
나. 비상냉각수 상실을 수반하는 대형 LOCA시 표준핵연료 대비 CANFLEX-NU 핵연료의 상대적 안전 평가 231
다. 정체 자관 파단 사고시 표준핵연료 대비 CANFLEX-NU 핵연료의 상대적 안전 평가 239
라. 종단 이음관 파손 사고시 표준핵연료 대비 CANFLEX-NU 핵연료의 상대적 안전 평가 243
마. 중대 유동 차폐 사고시 표준핵연료 대비 CANFLEX-NU 핵연료의 상대적 안전 평가 246
바. 압력관 파단 사고시 표준핵연료 대비 CANFLEX-NU 핵연료의 상대적 안전 평가 248
4. 중수로용 고연소도 핵연료 (CANFLEX-RU)의 예비 안전 평가 수행 251
5. 결론 251
6. 참고문헌 256
제5장 국제 공동 연구 및 국내 유관 기관과의 협력 259
1. 서설 261
2. AECL 및 BNFL 과의 국제 공동 연구 협정 현황 및 주요 협정 내용 261
가. AECL 과의 CANFLEX-NU 핵연료 공동 개발 협정 261
나. AECL과의 CANFLEX-0.9% Equivalent SEU 핵연료 공동 개발 협정 264
다. BNFL 과의 중수로용 순환핵연료 공동개발 협정 주요 현황 및 내용 265
3. CANFLEX-NU & -0.9% Equivalent SEU(RU) 핵연료 공동 개발현황과 실적 267
가. CANFLEX-NU 핵연료 공동개발 현황 및 실적 267
나. CANFLEX-0.9 % Equivalent SEU(RU) 핵연료 공동개발 현황 및 실적 275
4. 국내 유관기관과의 협력 284
가. 한국 원자력 안전기술원과의 협력 284
나. 한국전력공사와 및 한원전연료(주)의 협력 285
5. 기타 285
가. 순환우라늄(RU) 핵연료의 Halden Reactor 조사 협의 285
나. JAERI 전문가 초청 JAERI 핵연료연구에 관한 최신정보 Semina 개최 286
다. 정부자료집 및 해외 전무가 활용보고서 286
제6장 결론 289
1. 연구개발 결과 및 결론 291
가. 중수로용 개량핵연료 설계 및 성능 해석 291
나. 중수로용 개량핵연료 열수력 해석 294
다. 중수로용 개량핵연료 안전성 해석 296
라. 국제 공동 연구 및 국내 유관 기관과의 협력 296
2. 연구개발목표 달성도 및 대외 기여도 298
3. 연구개발 결과의 활용 계획 304
부록 : 발표 논문 및 기술보고서 목록 307
서지정보양식 313
BIBLIOGRAPHIC INFORMATION SHEET 314
Table 2.1. Random Normal deviators for Major Parameters 87
Table 2.2. Median Ranks for Sample Size 20 88
Table 2.3. Status of CANFLEX Bundle Irradiation 98
Table 2.4. Post Irradiation Examination for Bundle AJK 101
Table 3.1. The Data of AFD Models for CCP Sensitivity Analysis 120
Table 3.2. The Constitution Equations of AFD Models 121
Table 3.3. The Results of CCP Sensitivity Analysis for the AFD Models 128
Table 3.4. The Key Parameters of External Circuit Analysis with NUCIRC Code 148
Table 3.5. Primary Heat Transport Pipe Data for External Circuit Analysis 149
Table 3.6. The Comparison of CCP and Flow Results Using the Variable... 154
Table 3.7. The Summary of Sensitivity Parameters with O-6 Channel of... 163
Table 3.8. The Arithmetic Expression of CCP Change with respect to the... 164
Table 3.9. The Definition of Parameters to Express the Radial Flux Distribution 200
Table 3.10. The CHF Correction Factor of RFD Variation with Fuel Composition... 206
Table 4.1. Axial Bundle Power Distribution for Channel O6 224
Table 4.2. Radial Bundle Power Distribution at Plutonium Peak (~60 MW.h/kgU) 224
Table 4.3. Quarter-Core Gap Inventory for the 30 Radionuclides 230
Table 4.4. Molten Mass Summary for Feeder Stagnation Break 244
Table 4.5. Release Criteria Applied in Addition to Gehl's Model to Account for... 244
Table 4.6. Cumulaltive Fission Product Releases at the Channel Failure Time Plus... 245
Table 4.7. Total Releases of Iodine and Noble Gas Isotopes for End Fitting... 247
Table 4.8. Total Releases of Iodine Isotopes from the O6 Channel... 249
Table 4.9. Total Releases of Iodine Isotopes from the O6 Channel at the Time of... 250
Table 4.10. Gap and Total Inventory for CANFLEX-SEU(0.9 %) Bundle Core 252
Figure 2.1. Design of CANFLEX Fuel Bundle Endplate 65
Figure 2.2. Free Body Diagram for the Deviation of... 67
Figure 2.3. Stress Distribution Across the Fuel Element... 71
Figure 2.4. Applicability of the Paidoussis Correlation to... 74
Figure 2.5. Calculated Fatigue Stresses at the Weld Between... 76
Figure 2.6. Calculated Fatigue Stress at Endplate Web Due to... 77
Figure 2.7. Calculated Fatigue Stresses at the Weld Between... 78
Figure 2.8. Calculated Fatigue Stress at Endplate Web Due to... 79
Figure 2.9. The Relationship Between Two Non-Dimensional... 83
Figure 2.10. Instantaneous Sheath-Collapse Pressure into... 84
Figure 2.11. Cumulative Distribution of the Instantaneous... 90
Figure 2.12. Cumulative Distribution of the Instantaneous... 91
Figure 2.13. Geometric Modelling for Finite Element Analysis... 92
Figure 2.14. Finite Element Analysis Results of the Sheath Collapse into... 93
Figure 2.15. Irradiation Data of Bundle AJK 100
Figure 2.16. Proposed Power Envelopes for Calculating Fission Gas... 105
Figure 2.17. Comparative Calculation of Fission Gas Release for the CANFLEX-RU... 106
Figure 3.1. Tilted Down AFD Models for the Evaluation of the AFD Effects on... 122
Figure 3.2. Tilted Up AFD Models for the Evaluation of the AFD Effects on CCP 123
Figure 3.3. Up & Down Peak AFD Models for the Evaluation of the AFD Effects... 124
Figure 3.4. Double Peak AFD Models for the Evaluation of the AFD Effects on... 125
Figure 3.5. Dryout Power Curves for the Tilted Down AFD 129
Figure 3.6. Dryout Power Curves for the Tilted Up AFD 130
Figure 3.7. Dryout Power Curves for the Up & Down Peak AFD 131
Figure 3.8. Dryout Power Curves for the Double Peak AFD 132
Figure 3.9. The Axial Distributions of Quality, Local Heat Flux and CHF for... 133
Figure 3.10. Coolant Temperature and Quality Distribution for the Tilted Down... 136
Figure 3.11. Coolant Temperature and Quality Distribution for the Tilted Up... 137
Figure 3.12. Coolant Temperature and Quality Distribution for the Up & Down... 138
Figure 3.13. Coolant Temperature and Quality Distribution for the Double Peak... 139
Figure 3.14. CCP Behavior for the Tilted Down AFD 140
Figure 3.15. CCP Behavior for the Tilted Up AFD 141
Figure 3.16. CCP Behavior for the Up & Down Peak AFD 142
Figure 3.17. CCP Behavior for the Double Peak AFD 143
Figure 3.18. NUCIRC Code Models of CANDU-6 PHT System 147
Figure 3.19. The Behavior of Header-to-Header Pressure Drop with respect to... 152
Figure 3.20. The CCP and Flow Behavior for CANFLEX Fuel Bundle of O-6... 153
Figure 3.21. The CCP Sensitivity of O-6 Channel with respect to the CHF... 157
Figure 3.22. The Flow & CCP Sensitivity of O-6 Channel with respect to the... 158
Figure 3.23. The CCP Sensitivity of O-6 Channel with respect to the Flow... 159
Figure 3.24. The Pressure Drop Sensitivity of O-6 Channel with respect to the... 160
Figure 3.25. The Sensitivity of External Circuit with respect to the Change of... 161
Figure 3.26. The Flow & CCP Sensitivity of O-6 Channel with respect to the... 162
Figure 3.27. Schematic of Flow and CHF Characteristics of Critical Channel... 175
Figure 3.28. Cross-Sectional View of CANFLEX Bundle 177
Figure 3.29. Schematic Diagram for Freon CHF Test Section 178
Figure 3.30. The CHF Ratio of a CANFLEX Bundle with Buttons and without... 182
Figure 3.31. The CHF Ratio of a CANFLEX Bundle with Buttons and without... 183
Figure 3.32. The CHF Ratio of a CANFLEX Bundle with Buttons and without... 184
Figure 3.33. The CHF Ratio of a CANFLEX Bundle with Buttons and without... 185
Figure 3.34. The CHF Ratio of a CANFLEX Bundle with Buttons and without... 186
Figure 3.35. The CHF Ratio of a CANFLEX Bundle with Buttons and without... 187
Figure 3.36. Coolant Temperature and Quality Profiles for CANFLEX Bundle... 191
Figure 3.37. CCP Increase due to the CHF Enhancement Button 192
Figure 3.38. Relative Ring Heat Flux Profiles for CANFLEX-NU, -SEU Fresh, and... 196
Figure 3.39. The Comparison of the Dryout Powers for CANFLEX-NU, -SEU... 197
Figure 3.40. RFD Behavior for CANFLEX-NU and 0.88% CANFLEX-RU Fuel... 201
Figure 3.41. RFD Behavior for 0.90% CANFLEX-RU and 1.2% CANFLEX-SEU... 202
Figure 3.42. Experimental Data of RFD Correction Factor for 37-element Bundle 207
Figure 3.43. The Variation of RFD Correction Factor from Zero to Discharge... 207
Figure 3.44. The CCP Sensitivity with Percentage Change of CHF by RFD Effect... 208
Figure 4.1. Slave Channel Nodalization of Channel O6 220
Figure 4.2. Sectoring of Fuel Channel in CANFLEX-NU CATHENA Model 221
Figure 4.3. Sectoring of Fuel Channel in Standard Fuel CATHENA Model 222
Figure 4.4. Element Linear Power for Each Ring of 935 kW Bundle... 225
Figure 4.5. Power Pulses of O6 Channel for 35% RIH Break;... 226
Figure 4.6. Temperature Transients at Axial Node 7 of 7.3 MW (O6)... 227
Figure 4.7. Fuel Element Failure Thresholds for 100% ROH Break;... 232
Figure 4.8. Pressure & Void Fraction Transients at Axial Node 7 of... 234
Figure 4.9. Flow Transients at Axial Node 7 of 7.3 MW (O6) Channel for 100%... 235
Figure 4.10. Average Temperature Transients at Axial Node 7 of 7.3 MW (O6)... 236
Figure 4.11. Maximum Fuel Temperature Transients for 7.3 MW Channel... 237
Figure 4.12. Fuel & PT Temperature Transients in Non-Contact Zone at Bundle 8... 238
Figure 4.13. Accumulated I-131 Release Transients for Critical Pass of ... 240