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문제 정의
- 조사항목으로는 피복관의 프로필로메트리를 통한 크리프 변형 분석, 봉내압 및 핵분열생성기체 분석, 산화막 두께 측정, 지르코늄 수소화물의 농도, 배열, 분포 등 에 대한 금속학적 분석 등이다. 그리고, 다양한 온도 및 응력 조건 하에 연료봉들이 어느 정도의 크리프 변형을 추가적으로 견뎌낼 수 있는지 시험적으로 측정하였다.
- 본 논문에서는 사용후핵연료의 건식저장이 시작된 이래 수행된 실증연구에 대하여 조사하고 이들의 취지 및 각 프로젝트의 주요 취득 데이트에 대하여 논하였다. 이러한 실증연구를 가장 활발하게 진행해온 국가는 미국이며 이러한 이유로 미국의 사례를 중심으로 살펴보았다.
- 특히, 사용후핵연료 자체의 특성 및 건전성에 대한 연구는 모든 관리단계에 필요한 주요 정보를 확보하는 연구이므로 장기적이고 체계적인 안목을 가지고 접근할 필요가 있다. 본 논문에서는 이러한 취지로 미국의 사용후핵연료 건식저장 실증연구의 과거와 현재를 분석하고자 한다. 개별적인 실증연구의 상세한 결과보다는 각각의 실증연구의 취지 및 목적, 그리고 시험계획에 초점을 맞추어 분석을 수행한다.
- 저장 시스템의 성능 및 열화 특성 검증이 중요한 목표의 하나였던 과거의 실증연구와 달리 고연소도 실증연구에서는 연료의 건전성에 대부분의 초점이 맞추어져 있다. 본 절에서는 고연소도연료 실증 데이터 확보 프로젝트의 상세 시험계획 및 취득 데이터, 그리고 진행 상황 및 일정에 대하여 정리한다.
- 앞 부분에 소개하였듯이 고연소도 연료 실증연구의 목적은 고연소도 저장 인허가 연장 및 저장 후 수송 인허가를 위한 자료 생산이다. 문제는, 애초 계획대로 2017년 데모 용 기의 저장을 시작한다 하더라도 20년 초기 저장 인허가가 끝나는 시점까지 충분한 저장기간을 갖기 힘들다는 점이다.
- 실증연구 초기 단계에는 건식저장 시스템의 성능에 대한 검증이 주요 목표였는데 약 17년의 저장기간이 지난 후 저장 인허가 연장의 필요성이 대두 되면서 실증 용기에 저장된 사용후핵연료를 회수, 다양한 검사를 수행한 바 있다. 이 검사의 목적은 추가적인 건식저장 기간 동안 사용후핵연료의 건전성이 유지될 것인가라는 질문에 대한 기술적 근거를 확보하는 것이었으며 당시 저장시스템 및 핵연료에 심각한 열화가 발견되지 않아 큰 문제없이 저연소도 사용후핵연료의 건식저장 인허가가 연장 될 수 있었다[5, 6]. 현재 미국에서 가장 큰 이슈가 되고 있는 것은 고연소도 사용 후 핵연료의 인허가 연장이며 저연소도 사용 후 핵연료와 달리 인허가 연장을 뒷받침해줄 기술 적 근거가 충분히 확보되지 못한 상황이다.
- 이는 진공건조 동안 연료에 가해지는 열하중을 정확히 측정하고 이의 영향을 파악하며 용기 내 공간에 잔존하는 수분과 산소 등을 정량화해 이들이 열화에 미치는 영향을 추후 정확히 평가하기 위함이다.
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