표제지
제출문
중수로개량 국제공동연구 및 기반기술개발과제 구성표
요약문
SUMMARY
Contents
목차
제1장 서론 34
제2장 국내외 기술개발 현황 38
제3장 연구개발수행 내용 및 결과 42
제1절 CANFLEX-NU 노심 특성 분석 및 인·허가 문서작성 42
1. 개요 42
2. CANFLEX-NU 핵연료 노심의 격자 특성 43
3. CANFLEX-NU 노심 특성 46
4. 원자로 조절계통의 노심 특성 49
5. CANFLEX 노심에 대한 냉각재 상실 사고시 출력펄스 분석 52
6. CANFLEX-NU 핵연료 재장전 천이 노심 해석 62
제2절 고연소도 핵연료 선정 141
1. 개요 141
2. 순환 우라늄을 이용한 핵연료의 격자 특성평가 141
3. 흑연(Graphite)을 이용한 순환 핵연료의 격자 특성평가 142
4. CANFLEX- RU 장전 CANDU 6 원자로의 600 FPD Simulation 계산 143
제3절 고연소도 핵연료 노심 해석을 위한 전산코드 개발 159
1. 개요 159
2. 고연소도 핵연료 노심 해석을 위한 격자코드 평가 161
3. 고연소도 핵연료 노심 해석을 위한 노심 코드인 RFSP 개량 170
제4절 임계로 건설을 위한 타당성 연구 224
1. 개요 224
2. 임계원자로 장치 225
3. 국외 장치의 현황 229
4. 일본의 임계로 장치 현황 231
5. 새로운 장치 STACY와 TRACY 260
6. 결론 263
제5절 국제공동연구 294
제4장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도 298
제5장 연구개발결과의 활용계획 302
제6장 참고문헌 306
부록 : LOCA POWER PULSE ANALYSIS FOR CANDU-6 CANFLEX CORE TERMINATED BY SDS2 310
ABSTRACT 312
1. INTRODUCTION 320
2. ANALYSIS METHODS, ASSUMPTIONS AND DATA(AMAD) 321
3. RESULTS OF SDS2 TRANSIENT SIMULATIONS 327
4. SUMMARY AND CONCLUSIONS 330
5. REFERENCES 331
서지정보양식(BIBLIOGRAPHIC INFORMATION SHEET) 360
Table 3.1-1. BRIEF DESCRIPTION OF COMPUTER CODES USED IN THE PHYSICS ANALYSIS OF CANDU REACTORS 64
Table 3.1-2. POWDERPUFS-V INPUT DATA FOR CANFLEX-NU FUEL 66
Table 3.1-3. RESULTS OF THE RFSP TIME-AVERAGED CALCULATIONS 68
Table 3.1-4. ZONE CONTROL WATER LEVEL VERSUS REACTIVITY WORTH AND POWER TILT 70
Table 3.1-5. ADJUSTER BANK REACTIVITY INSERTION CHARACTERISTIC... 71
Table 3.1-6. SIMULATION RESULTS FOR ADJUSTER SHIM CASES 73
Table 3.1-7. SIMULATION RESULTS FOR STARTUP AFTER LOAD CYCLING 74
Table 3.1-8. SIMULATION RESULTS FOR STEPBACK TO 60% FULL POWER 76
Table 3.1-9. SIMULATION RESULTS FOR STARTUP AFTER SHORT SHUTDOWN 77
Table 3.1-10. SIMULATION RESULTS FOR STARTUP AFTER POISON-OUT SHUTDOWN 78
Table 3.1-11. SIMULATION RESULTS FOR STARTUP AFTER LONG SHUTDOWN 79
Table 3.1-12. List of Used for LOCA Analysis with Version numbers 80
Table 3.1-13. Times at Which SDS1 Detectors Reach Setpoints(RIH040F) 81
Table 3.1-14. Times at Which SDS2 Detectors Reach Setpoints(RIH040F) 82
Table 3.1-15. Reactivity and Selected Powers Versus Time 83
Table 3.1-16. Power Transient vs. Time in Pre-equilibrium Core... 84
Table 3.1-17. Power Transient vs. Time Single Channel in Pre-Equilibrium Core... 85
Table 3.1-18. Channel and Bundle Power Transients... 86
Table 3.1-19. Reactivity and Selected Powers Versus Time (RIH040F)-SDS2 87
Table 3.1-20. Channel and Bundle Power Transients... 88
Table 3.2-1. 선정된 핵연료 모델의 격자특성 147
Table 3.2-2. Graphite를 사용한 핵연료 모델의 격자특성 147
Table 3.2-3. WIMS-AECL Input for CANFLEX-RU 148
Table 3.3-1. 핵연료다발과 핵연료 종류에 따른 초기 Isotope 조성량 177
Table 3.3-2. Power Rating과 우라늄량 178
Table 3.3-3. 2군 RFSP코드의 Sample Run 수행 결과 179
Table 3.4-1. 국가별 연구로 (임계원자로를 포함)의 수 265
Table 3.4-2. 운전중의 임계원자로의 명칭 266
Table 3.4-3. 1980년대에 정지한 임계원자로 266
Table 3.4-4. TCA 실험의 개요 267
Table 3.4-5. MEU 연료노심을 이용한 임계실험의 주요결과 267
Table 3.4-6. SHE와 VHTRC의 중요점 268
Table 3.4-7. VHTRC에 구성한 노심의 임계성 268
Table 3.4-8. FCA에 관한 임계실험의 개요 269
Table 3.4-9. HCLWR 모의노심의 주요제원 269
Table 3.4-10. 여러 계산법으로 구한 각 단위쎌의 무한중배계수... 270
Table 3.4-11. DCA의 이정표 270
Table 3.4-12. Pu 연료격자에 관한 출력분포 해석정밀도 (25.0 cm 격자핏치) 271
Table 3.4-13. 개량 멀티쎌 방식에 의한 제어봉 가치 해석정밀도... 271
Table 3.4-14. NCA의 주요사양 272
Table 3.4-15. 임계실험장치의 주요사양 273
Figure 3.1-1. A SIMPLIFIED CHART OF THE PHYSIC ANALYSIS OF PHW... 89
Figure 3.1-2. LATTICE CELL FOR 43-ELEMENT CANFLEX-NU FUEL 90
Figure 3.1-3. IILLUSTRATION OF FUEL RODS ON THE OUTER RINGS OF A... 91
Figure 3.1-4. 43-ELEMENT CANFLEX FUEL GEOMETRY 92
Figure 3.1-5. VARIATION OF FOUR-FACTOR PARAMETERS, K∞ AND Keff WITH IRRADIATION, POWDERPUFS-V... 93
Figure 3.1-6. REACTIVITY CHANGE DUE TO INSTANTANEOUS CHANGE IN MODERATOR TEMPERATURE,... 94
Figure 3.1-7. REACTIVITY CHANGE DUE TO INSTANTANEOUS CHANGE IN COOLANT TEMPERATURE,... 95
Figure 3.1-8. REACTIVITY CHANGE DUE TO INSTANTANEOUS CHANGE IN FUEL TEMPERATURE, POWDERPUFS-V... 96
Figure 3.1-9. REACTIVITY CHANGE DUE TO CHANGE IN TEMPERATURE FOLLOWING A REACTOR SHUTDOWN,... 97
Figure 3.1-10. REACTIVITY INCREASE DUE TO COMPLETE AND PARTIAL VOIDING* OF COOLANT, POWDERPUFS-V... 98
Figure 3.1-11. VARIATION OF COOLANT VOID REACTIVITY INCREASE WITH FUEL IRRADIATION, POWDERPUFS-V... 99
Figure 3.1-12. DEPENDENCE OF COOLANT VOID REACTIVITY INCREASE ON AMOUNT OF BORON IN MODERATOR... 100
Figure 3.1-13. REACTIVITY CHANGE UPON CHANGING THE MODERATOR D₂O PURITY, POWDERPUFS-V... 101
Figure 3.1-14. REACTIVITY CHANGE UPON CHANGING THE COOLANT D₂O PURITY, POWDERPUFS- V CALCULATION 102
Figure 3.1-15. POINT MODEL CORE REACTIVITY VERSUS AMOUNT OF BORON IN MODERATOR, POWDERPUFS-V... 103
Figure 3.1-16. VARIATION OF BORON REACTIVITY COEFFICIENT WITH FUEL IRRADIATION, POWDERPUFS-V... 104
Figure 3.1-17. HORIZONTAL THERMAL FLUX DISTRIBUTION IN AXIAL... 105
Figure 3.1-18. VERTICAL THERMAL FLUX DISTRIBUTION IN AXIAL... 106
Figure 3.1-19. AXIAL THERMAL FLUX DISTRIBUTION IN VERTICAL... 107
Figure 3.1-20. REPRESENTATIVE TIME-AVERAGED AXIAL BUNDLE POWER... 108
Figure 3.1-21. RADIAL CHANNEL POWER DISTRIBUTION - HORIZONTAL... 109
Figure 3.1-22. RADIAL CHANNEL POWER DISTRIBUTION - VERTICAL... 110
Figure 3.1-23. CHANNEL POWERS FOR AN EQUILIBRIUM CORE BASED ON AN 8-BUNDLE SHIFT FUELLING SCHEME 111
Figure 3.1-24. VARIATIONS OF Keff WITH AVERAGE EXIT BURN UP FOR A POINT MODEL REACTOR, POWDERPUFS-V... 112
Figure 3.1-25. CHANGE IN EXIT BURNUP VERSUS UO₂ FUEL DENSITY, POWDERPUFS- V CALCULATION 113
Figure 3.1-26. XENON TRANSIENTS AFTER SHUTDOWN... 114
Figure 3.1-27. XENON REACTIVITY TRANSIENTS AFTER STARTUP... 115
Figure 3.1-28. VARIATION OF XENON LOAD FOLLOWING STEP POWER... 116
Figure 3.1-29. STATIC REACTIVITY WORTH VERSUS AVERAGE ZONE... 117
Figure 3.1-30. STATIC REACTIVITY INSERTION CHARACTERISTICS OF THE... 118
Figure 3.1-31. ADJUSTER BANK REACTIVITY INSERTION... 119
Figure 3.1-32. Channel Coolant Density 121
Figure 3.1-33. Channel Coolant Density (Pass 4-1 to 4-4) 122
Figure 3.1-34. Channel Coolant Density (Pass 4-5 to 4-7) 123
Figure 3.1-35. Reactivity Transient vs Time 124
Figure 3.1-36. Total Power and Amplitude Transients vs Time 125
Figure 3.1-37. Power Transients for Intact Loop (Channel Type 1 and 2)... 126
Figure 3.1-38. Power Transients for Each Channel Type 127
Figure 3.1-39. Relative Power Transients of Single Channel 128
Figure 3.1-40. Power Transients at Channel and Bundle... 129
Figure 3.1-41. Reactivity Transients vs Time 130
Figure 3.1-42. Total Power and Amplitude Transient vs Time 130
Figure 3.1-43. Power Transients at Channel and Bundle... 131
Figure 3.1-44. Percent Difference of Channel Power between 37-Element... 132
Figure 3.1-45. Percent Difference of Channel Power between 37-Element... 133
Figure 3.1-46. Percent Difference of Channel Power between 37-Element... 134
Figure 3.1-47. Percent Difference of Channel Power between 37-Element... 135
Figure 3.1-48. Percent Difference of Channel Power between 37-Element... 136
Figure 3.1-49. Comparison of Peak Channel Powers 137
Figure 3.1-50. Comparison of Peak Bundle Powers 138
Figure 3.1-51. Comparison of Maximum CPPF 139
Figure 3.1-52. Comparison of Average Zone Controller Level 140
Figure 3.2-1. Channel Irradiation Distribution for Time-Average Model 151
Figure 3.2-2. Time-Average Channel Power Distribution 152
Figure 3.2-3. Age Distribution for Instantaneous Model 153
Figure 3.2-4. Instantaneous Channel Power Distribution 154
Figure 3.2-5. Peak Channel Power 155
Figure 3.2-6. Peak Bundle Power 156
Figure 3.2-7. Maximum CPPF Variation 157
Figure 3.2-8. Average Zone Controller Level 158
Figure 3.3-1. 선정한 핵연료다발 모형 180
Figure 3.3-2. PPV의 격자모델 181
Figure 3.3-3. WIMS-AECL 격자모델 (37봉 핵연료다발 경우) 182
Figure 3.3-4. WIMS-AECL 격자모델 (CANFLEX 핵연료다발 경우) 183
Figure 3.3-5. HELIOS 격자모델 (37봉-연료다발 경우) 184
Figure 3.3-6. HELIOS 격자모델(CANFLEX 연료다발 경우) 184
Figure 3.3-7. 37봉-핵연료다발-NU (경우 1)의 연소도에 대한 k∞ 변화 185
Figure 3.3-8. 37봉-핵연료다발-RU (경우 2)의 연소도에 대한 k∞ 변화 185
Figure 3.3-9. 37봉-핵연료다발-RU-1 Graphite Rod (경우 3)의 연소도에 대한... 186
Figure 3.3-10. CANFLEX 핵연료다발-NU (경우 1)의 연소도에 대한 k∞ 변화 187
Figure 3.3-11. CANFLEX 핵연료다발-RU (경우 2)의 연소도에 대한 k∞ 변화 187
Figure 3.3-12. CANFLEX 핵연료다발-RU-1 Graphite Rod (경우 3)의 연소도에 대한 k∞ 변화 188
Figure 3.3-13. CANFLEX 핵연료다발-RU-8 Graphite Rods (경우 4)의 연소도에 대한 k∞ 변화 188
Figure 3.3-14. CANFLEX 핵연료다발-RU-8 NU Rods (경우 5)의 연소도에 대한 k∞ 변화 189
Figure 3.3-15. CANFLEX 핵연료다발-RU-8 DU Rods (경우 6)의 연소도에 대한 k∞ 변화 189
Figure 3.3-16. 연소도에 대한 핵연료온도 반응도계수 변화 (SD-NU 경우) 190
Figure 3.3-17. 연소도에 대한 핵연료온도 반응도계수 변화 (SD-RU 경우) 190
Figure 3.3-18. 연소도에 대한 핵연료온도 반응도계수 변화 (CANFLEX-NU 경우) 191
Figure 3.3-19. 연소도에 대한 핵연료온도 반응도계수 변화 (CANFLEX-RU 경우) 191
Figure 3.3-20. 연소도에 대한 기포 반응도계수 변화 (SD-NU 경우) 192
Figure 3.3-21. 연소도에 대한 기포 반응도계수 변화 (SD-RU 경우) 192
Figure 3.3-22. 연소도에 대한 기포 반응도계수 변화 (CANFLEX-NU 경우) 193
Figure 3.3-23. 연소도에 대한 기포 반응도계수 변화 (CANFLEX-RU 경우) 193
Figure 3.3-24. 연소도에 대한 냉각재온도 반응도계수 변화 (SD-NU 경우) 194
Figure 3.3-25. 연소도에 대한 냉각재온도 반응도계수 변화 (SD-RU 경우) 194
Figure 3.3-26. 연소도에 대한 냉각재온도 반응도계수 변화 (CANFLEX-NU 경우) 195
Figure 3.3-27. 연소도에 대한 냉각재온도 반응도계수 변화 (CANFLEX-RU 경우) 195
Figure 3.3-28. 연소도에 대한 감속재온도 반응도계수 변화 (SD-NU 경우) 196
Figure 3.3-29. 연소도에 대한 감속재온도 반응도계수 변화 (SD-RU 경우) 196
Figure 3.3-30. 연소도에 대한 감속재온도 반응도계수 변화 (CANFLEX-NU 경우) 197
Figure 3.3-31. 연소도에 대한 감속재온도 반응도계수 변화 (CANFLEX-RU 경우) 197
Figure 3.3-32. 격자내의 총 중성자 Flux 198
Figure 3.3-33. 격자내의 (총 중성자 Flux/lethargy) 198
Figure 3.3-34. Overall Flow Chart for *SIMULATE Module 211
Figure 3.3-35. Channel Power Distribution(kW) for Case 1 at Condition A 212
Figure 3.3-36. Channel Power Distribution(kW) for Case 2 at Condition A 213
Figure 3.3-37. Channel Power Distribution(kW) for Case 3 at Condition A 214
Figure 3.3-38. Channel Power Distribution(kW) for Case 4 at Condition A 215
Figure 3.3-39. Channel Power Distribution(kW) for Case 1 at Condition B 216
Figure 3.3-40. Channel Power Distribution(kW) for Case 2 at Condition B 217
Figure 3.3-41. Channel Power Distribution(kW) for Case 3 at Condition B 218
Figure 3.3-42. Channel Power Distribution(kW) for Case 4 at Condition B 219
Figure 3.3-43. Channel Power Distribution(kW) for Case 1 at Condition C 220
Figure 3.3-44. Channel Power Distribution(kW) for Case 2 at Condition C 221
Figure 3.3-45. Channel Power Distribution(kW) for Case 3 at Condition C 222
Figure 3.3-46. Channel Power Distribution(kW) for Case 4 at Condition C 223
Figure 3.4-1. TCA 노심구성도 274
Figure 3.4-2. Li₂CO₃ 펠레트(84% T.D.) 중의 수평방향 및 표면... 275
Figure 3.4-3. VHTRC 노심 단면도 276
Figure 3.4-4. VHTRC의 연료봉 및 피복입자의 구조 277
Figure 3.4-5. VHTRC-1노심에서 노심온도상승에 따른 반응도 변화량 278
Figure 3.4-6. VHTRC-4 노심에서 축방향 반응를 분포 279
Figure 3.4-7. 고속원형로 「MONJU」 의 FCA모의실험 기준체계 280
Figure 3.4-8. FCA IX 노심의 중성자 스펙트럼(계산값) 281
Figure 3.4-9. 균질노심(XI-1) 및 축 비균질 노심(XII-1)의 축방향... 282
Figure 3.4-10. 고전환 경수피복노심의 중성자 스펙트럼(계측값) 283
Figure 3.4-11. ENE 3, ENE 2, ENE 1 세포에서 구성된 노심에서... 284
Figure 3.4-12. 노심중앙부에서 농도가 높은 불균일 연료체(I)의 구성... 285
Figure 3.4-13. 미임계도가 약 35달라인 상태에서 MCS를 사용하여... 286
Figure 3.4-14. Feynman-α 법으로 측정한 미임계도와 KENO-IV에... 287
Figure 3.4-15. 냉각재 보이드 반응도의 연료흡수 단면적 의존성 288
Figure 3.4-16. DCA 붕산 급속주입체계 반응도 해석 시스템 289
Figure 3.4-17. δ 의 냉각재 보이드율 의존성... 290
Figure 3.4-18. BWR 모의 격자판의 예 291
Figure 3.4-19. 프랙크 스트랩형 BWR용 Hf 제어봉의 개념도 292
Figure 3.4-20. 정상 임계실험장치(STACY)와... 293