초록 ▼

1. 연구개발 목표 및 내용
500kCi급 트리튬저장용기 특정기술주제보고서 작성과 시제품, 트리튬 취급시스템 기술 확보
2. 연구결과
가. 500kCi급 트리튬저장용기 제작, 성능 평가 및 기술이전
나. 트리튬 운반용기 KT-500의 특정기술주제보고서 작성
다. 트리튬 취급시스템 설계, 제작 및 안전성 성능시험 수행
3. 기대효과 및 활용방안
가. 월성TRF(삼중수소제거설비)에 500kCi급 트리튬저장용기 공급
나. 트리튬 운반용기 KT-500은 ITER 핵융합연구 및 국내외 트리

1. 연구개발 목표 및 내용
500kCi급 트리튬저장용기 특정기술주제보고서 작성과 시제품, 트리튬 취급시스템 기술 확보
2. 연구결과
가. 500kCi급 트리튬저장용기 제작, 성능 평가 및 기술이전
나. 트리튬 운반용기 KT-500의 특정기술주제보고서 작성
다. 트리튬 취급시스템 설계, 제작 및 안전성 성능시험 수행
3. 기대효과 및 활용방안
가. 월성TRF(삼중수소제거설비)에 500kCi급 트리튬저장용기 공급
나. 트리튬 운반용기 KT-500은 ITER 핵융합연구 및 국내외 트리튬 산업에 활용
다. 트리튬 취급시스템은 트리튬 연구 및 산업에 활용

Abstract ▼

The buildup rate of tritium in heavy water moderator and coolant of pressurized heavy water reactors in Wolsong Nuclear Power Plant is about 4MCi/a. The control of tritium is of increasing concern to the power reactor industry and general public in Korea. Metal tritides have the advantage of signifi

The buildup rate of tritium in heavy water moderator and coolant of pressurized heavy water reactors in Wolsong Nuclear Power Plant is about 4MCi/a. The control of tritium is of increasing concern to the power reactor industry and general public in Korea. Metal tritides have the advantage of significantly decreasing the volume required to store tritium without increasing the pressure of storage vessel. Titanium hydride was safely used for the long-term storage of tritium. The experimental thermodynamic P-C-T data show that titanium soaks up hydrogen isotope gas at ambient temperature and modest pressures.

목차 Contents

• 제 1 장 연구개발과제의 개요...28
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...29
• 제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과...32
• 제 1 절 트리튬의 특성 및 취급기술 개요...32
• 1. 트리튬의 특성 및 생성...32
• 가. 트리튬의 특성...32
• (1) 트리튬의 핵적 특성...32
• (2) 트리튬의 물리화학적 특성...32
• (3) 트리튬의 생물학적 특성...33
• 나. 트리튬의 생성...33
• (1) 천연계에서의 트리튬 생성...33
• (2) 원전에서의 트리튬 생성...33
• 2. 트리튬 처리기술...34
• 가. 세계의 트리튬 분리 현황...34
• (1) 프랑스 Grenoble 공장...34
• (2) 캐나다 Darlington 공장...34
• (3) 기타...35
• 나. 트리튬 분리 기술...35
• (1) 트리튬 분리공정 개요...35
• (2) 트리튬 이동을 위한 촉매공정...36
• (3) 트리튬 농축을 위한 초저온 증류 공정...36
• 다. 트리튬 저장, 용기 품질보증 및 처분...37
• (1) 품질보증...37
• (2) 트리튬 용기 관련 및 최종처분...37
• 제 2 절 트리튬 저장용기 시제품 제작, 성능 및 안전성...38
• 1. 트리튬 저장용기 시제품 설계요건...38
• 가. 저장용기 개요...38
• 나. 저장용기의 설계조건...38
• (1) 설계조건...38
• (2) 재질조건...38
• 다. 저장용기의 상세설계...39
• (1) 저장용기의 개요...39
• (2) 부품 사양...39
• 2. 트리튬 저장용기 시제품의 제작 검사 및 품질보증...39
• 가. 용기의 제작요건...39
• 나. 용기의 품질보증...40
• 3. 트리튬 저장용기 시제품의 저장 및 탈장 특성 실증 실험...42
• 가. 트리튬 저장체 활성화 저장실험 장치...42
• 나. 저장재의 수소동위 원소 저장특성 시험...44
• (1) 저장재 특성 시험용 반응기...44
• (2) 티타늄 스펀지 의 활성 화 실험...45
• (3) 티타늄 스펀지의 수소 흡장 특성실험...50
• (가) 저장재의 종류...50
• (나) 진공도 변화...52
• (다) 입자크기...54
• (라) 초기 압력 변화...54
• (마) 수소 및 중수소의 흡장특정 비교...57
• (바) 헬륨 함량...59
• (사) 초기 수소 저장량의 변화...61
• (아) 수소의 탈장특성 실험...63
• (자) 티타늄 스펀지의 미분진 생성...63
• 다. 저장용기의 회분식 흡장성능 확인 실증실험...65
• (1) 시험용 저장용기의 수소저장실험...65
• (가) 시험용 저장용기의 활성화...65
• (나) 시험용 저장용기의 회분식 수소저장 반응실험...66
• (다) 11회 이후의 회분식 수소저장실험...69
• (2) 저장용기 시제품의 수소저장실험...74
• (가) 처장용기 시제품의 회분식 수소저장 특성...74
• (나) 저장용기 시제품의 수소저장용량 확인 실험...76
• 4. 저장 용기의 재료 평가, 수소화물의 발화 안전성 및 붕괴열 실험...78
• 가. 저장용기의 재료 평가...78
• (1) 내화학성 시험...78
• (2) 기계적 강도...81
• (3) 내충격성 시험...83
• (4) 내화내열성 시험...85
• 나. 수소화물의 발화 안전성 실험...87
• (1) 수소화물 Ti의 발화점 안전성 실험...87
• (가) 수소화물의 발화 실험 (600∼650℃ 기준)...89
• (나) 미분진 수소화물의 발화온도 실??열에 따르는 온도 구배 확인(17W, 62℃기준)...91
• (1) 트리튬 붕괴열 계산...92
• (2) 실험 장치...93
• (3) 실험 결과...95
• 5. 저장용기 벽 확산 평가 및 수소화물의 수중 안전성...97
• 가. 저장용기 벽의 트리튬 확산평가...97
• (1) 용기재료 내 수소동위원소 및 헬륨의 확산거동...97
• (2) 트리튬 기체 폐기물 저장용기 개요...97
• (3) 수소 동위 원소 확산 방정식...98
• (가) 기본 유한 차분식 유도...98
• (나) 헬륨거동...101
• (다) 저장용기 내 트리튬 인벤토리 및 헬륨 발생...101
• (라) 저장용기 외부로의 트리튬 유출...102
• (4) 티타늄-수소 평형...103
• (5) 저장용기 재료 내 수소동위원소 및 헬륨 거동...104
• (가) 수소동위원소 및 헬륨의 상온 장기 확산거동...104
• (나) 트리튬 인벤토리 예측...107
• (다) 고온 화재조건에서 트리튬 확산 평가...107
• (6) 저장용기의 헬륨 유출 건전성...112
• (가) 용기 재료에서의 헬륨거동...112
• (나) 저장용기 재료 건전성에 미치는 헬륨의 영향...113
• 나. 트리튬 저장재의 수중 안전성 시험...115
• (1) 티타늄 트리타이드의 수중 안정성...115
• (2) 티타늄 중수소화물의 수중 안정성 시험...116
• 6. 월성원전 TRF 연계 및 저장용기 수요량 예측...119
• 가. 월성 원전 TRF 연계자료 분석...119
• (1) 월성 원전 TRF 개요...119
• (2) 삼중수소 취급 및 저장계통에 대한 분석...121
• (가) 개요...121
• (나) 기능...121
• (다) 구성기기...121
• (라) 진공배기...122
• (마) 운전...122
• (바) 수소동위원소 분석...122
• (사) 저장용기...124
• (아) 예비 활성화 단계...124
• (자) 우라늄 세정용기...124
• (3) 월성원전 TRF 설계요건...125
• (가) 설계 기준...125
• (나) 코드, 표준 및 규제요건...126
• 나. 삼중수소 저장용기 수요량 예측...129
• (1) 월성원전 TRF 운전에 따른 삼중수소 농도변화 모델링...129
• (가) 가정...129
• (나) 월성원전 TRF 가동 후 계통내 삼중수소 농도...129
• (다) 운전방식...133
• (라) 운전방식...134
• (2) 삼중수소 농도 지배 방정식...137
• (3) 월성 원전 TRF 운전 시나리오...138
• (4) 삼중수소 농도, 제거량 및 저장용기 수요량 계산...143
• (가) 모델식...143
• (나) 전산모사 가정...143
• (5) 삼중수소 농도, 제거량 및 저장용기 수요량 예측...144
• (가) 삼중수소 농도 변화...144
• (나) 월간 삼중수소 제거량...146
• (다) 연간 삼중수소 거량...148
• (라) 삼중수소 저장용기 수요량...148
• 7. 저장 시스템 안전 및 가상사고 시 환경영향분석...171
• 가. 삼중수소 저장용기의 안전관련 제한요건 분석...171
• (1) 저장용기의 안전성 관련 기본 고려 항목...171
• (2) Ti 저장재 의 안전관련 특성...171
• (3) U 저장재 의 안전관련 특성...172
• (4) 저장용기 관련 국내외 규정...172
• (가) 국내 관련 규정...172
• (나) 외국기 관의 관련규정...175
• 나. 방사선 및 열 해석코드를 이용한 삼중수소 저장용기의 해석결과 도출...177
• (1) 방사선 차폐 해석...177
• (가) 방사선 차폐 해석 결과...178
• (2)열 해석...182
• (가) HEATING 7 코드...182
• (나??소 저장 시스템 관련사고 시나리오 분석...192
• (1) 서론...192
• (2) 방사선 원...192
• (3) 방사선 방호 설계 형태...193
• (가) 구역설정...194
• (나) 환기...194
• (다) 공기 세정계통...195
• (4) 선량평가...195
• (5) 방사선 감시...196
• (6) 가상사고 시나리오 분석...196
• (가) 가상사고 안전성 분석 목표...196
• (나) 안전성 분석 방법론...197
• (다) 위험의 확인...198
• (라) 계산 방법...204
• (마) 가상사고시 시나리오에 따른 선원 및 방출항(지하층 저장용기 제외)...205
• (바) 가상사고시 시나리오에 따른 선원 및 방출항(지하층 저장용기 포함)...208
• 라. 삼중수소 저장시스템 가상사고시 환경영향분석...210
• (1) 가상사고(지하층 저장용기 제외)에 따른 개인 선량 추정치...210
• (2) 가상사고에 따른 환경영향평가 (지하층 저장용기 제외)...211
• (3) 가상사고(지하층 저장용기 포함)에 따른 개인 선량 추정치...212
• (4) 가상사고에 따른 환경영향평가 (지하층 저장용기 포함)...215
• 제 3 절 특정 기술주제보고서 작성...219
• 1. 트리튬 운반용기 안전정 분석 보고서...219
• 가. 운반용기의 개요...219
• (1) 운반용기의 개요 및 제원...219
• (2) 운반용기의 운영에 관한 개요...221
• (3) 방사성 내용물의 개요...222
• 나. 법적 적용기준...225
• 다. 구조평가...227
• (1) 검토 및 결과...227
• (2) 구조설계...227
• (3) 중량 및 무게중심...238
• (4) 재료의 기계적 특성 및 화학적 특성...238
• (5) 운반용기의 일반요건...241
• (6) 하중 및 외압 적용요건...251
• (7) 정상운반조건에 대한 구조평가...254
• (8) 운반사고조건에 대한 구조평가...258
• 라. 열평가...265
• (1) 검토 및 결과...265
• (2) 재료의 열적 특성...266
• (3) 부품의 기술사양...267
• (4) 정상운반조건에 대한 열 평가...268
• (5) 운반사고조건에 대한 열 평가...276
• 마. 격납평가...277
• (1) 검토 및 결과...277
• (2) 격납경계...278
• (3) 정상운반조건에 대한 격납평가...280
• (4) 운반사고조건에 대한 격납평가...283
• 바. 방사선차폐평가...284
• (1) 검토 및 결과...284
• (2) 선원사양...284
• (3) 계산모델...285
• (4) 방사선차폐 평가...286
• 사. 핵임계 평가...287
• 아. 운반용기의 조작 및 운영절차...287
• (1) 트리튬 1차 저장용기 인수 및 검사...287
• (2) 트리튬 1차 저장용기의 포장 및 밀봉...289
• (3) 트리튬 운반용기의 운송절차...291
• (4) 트리튬 1차 처장용기의 개봉절차...293
• 자. 운반용기의 유치ㆍ보수 절차 및 성능검사절차...294
• 2. 트리튬 운반용기 제작 보고서...295
• 가. 운반용기 제작 시방서...295
• 나. 운반용기 제작도면...300
• 다. 운반용기 제작 절차서...308
• 라. 운반용기 수압시험 절차서...315
• 마. 운반용기 제작공정 사진...317
• 3. 트리튬 운반용기 성능시험 계획서...322
• 가. 시험방법...322
• (1) 기술 기준...322
• (2) 운반사고조건 시험방법...322
• 나. 시험기준...324
• (1) 관련법규...324
• (2) 시험기준...324
• (3) 평가기준...325
• 다. 시험물 사양 및 시험물 제작...328
• (1) 시험물 사양...328
• (2) 시험물 제작...330
• 라. 시험시설 및 시험기기...330
• (1) 시험시설...330
• (2) 시험항목 및 장비...331
• 마. 시험자료 평가방법...331
• (1) 낙하시험Ⅰ...331
• (2) 낙하시험Ⅱ...331
• (3) 열 시험...332
• 바. 시험물 제작계획...332
• 사. 시험일정...332
• 아. 절차서...332
• (1) 가스누출시험 절차서...332
• (2) 낙하시험 Ⅰ 절차서...334
• (3) 낙하시험 Ⅱ 절차서...335
• (4) 열 시험 절차서...336
• 자. 첨부양식...338
• 4. 성능시험 결과보고서...343
• 가. KT500B 성능시험...343
• (1) 시험 전 누설평가...343
• (2) 1차 9m 수직 낙하시험...344
• (3) 2차 9m 수평 낙하시험...345
• (4) 3차 1m 수평 봉 위 낙하시험...346
• (5) 시험 후 누설평가...347
• 나. KT500A 성능시험...348
• (1) 시험 전 누설평가...348
• (2) 1차 9m 경사 낙하시험...349
• (3) 2차 1m 수평 봉 위 낙하시험...350
• (4) 3차 800도 열 시험...351
• (5) 시험 후 누설평가...353
• 다. 성능시험 결과...354
• 라. 성능시험 관련 사진...355
• 5. 트리튬 운반용기 유치 및 보수...361
• 가. 목적...361
• 나. 적용범위...361
• 다. 참조문서...361
• 라. 책임 및 업무절차...361
• (1) 책임사항...361
• (2) 업무절차...362
• 마. 품질보증기록...365
• 바. 첨부 양식...365
• 제 4 절 트리튬 취급시스템 기술...368
• 1. 트리튬 취급 시스템...368
• 가. 트리튬 취급시스템의 설계 및 제작...368
• 나. 트리튬 취급 rig...369
• 다. Glove box의 건전성 시험...371
• 라. Ar 정화장치...372
• (1) Ar 정화장치의 운전 및 재생...372
• (2) 정화장치의 성능 측정용 분석 장치...374
• 2. 기체 크로마토그래피 분석에 의한 수소동위원소/헬륨 분석...376
• 가. 티타늄 수소화물의 수소동위원소 분석...376
• 나. 수소동위원소 분석시험 및 조성 평형...377
• 다. 헬륨(He), 수소(H₂) 및 중수소(D₂) 혼합시료 분리특성...378
• 라. 수소동위원소 크로마토그래피 분석시험 절차서...381
• (1) 고정상 칼럼 준비 및 연결...381
• (2) 수소동위원소 분석을 위한 표준곡선 마련...381
• 제 5 절 결론...383
• 제 4 장 연구개발 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도...385
• 제 5 장 연구개발결과의 활용 계 획...386
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외 과학기술정보...387
• 서지정보...391