초록 ▼

$\bigcirc$ 국제 경쟁력이 있는 고연소도(70GWd/MTU)용 신합금 피복관 개발 및 피복관 설계/제조/노내시험 기술 개발을 최종목표로 본 단계에서는,
$\bullet$ $HANA^{TM}$ 피복관 Maiden 연구로 연소시험 착수 및 3주기(536FPD) 성공적 연소.
$\bullet$ Halden 연구로에서 연소시험 결과, $HANA^{TM}$ 피복관 노내성능은 기존의 상용 피복관보다 매우 우수.
- 부식:

$\bigcirc$ 국제 경쟁력이 있는 고연소도(70GWd/MTU)용 신합금 피복관 개발 및 피복관 설계/제조/노내시험 기술 개발을 최종목표로 본 단계에서는,
$\bullet$ $HANA^{TM}$ 피복관 Maiden 연구로 연소시험 착수 및 3주기(536FPD) 성공적 연소.
$\bullet$ Halden 연구로에서 연소시험 결과, $HANA^{TM}$ 피복관 노내성능은 기존의 상용 피복관보다 매우 우수.
- 부식: Zircaloy-4대비 50% 이상 향상, 크립: Zircaloy-4대비 50% 이상 향상
$\bullet$ $HANA^{TM}$ 피복관의 노외 성능평가 결과,
- PWR모사 Loop 부식, Refreshing Loop, ASTM 및 LiOH 부식: Zircaloy-4 및 A보다 매우 우수
- 크립, 파열, 인장, 크립파열: Zircaloy-4 및 A보다 우수하거나 대등한 성능
- PCI(I-SCC): Zircaloy-4보다 우수하고 A와 유사한 응력집중계수($K_{ISCC}$) 및 최종 파열시간
- 내압피로: O-L 설계기준을 만족하였고 Zircaloy-4와 대등한 성능
- 마멸: Zircaloy-4와 유사한 성능
$\bullet$ $HANA^{TM}$ 피복관 시범연료봉 상용원전 실증시험을 위한 기초물성 생산.
$\bullet$ $HANA^{TM}$ 피복관 상용화를 위한 KHNP-KNFC-KAERI 공동 시범연료봉 상용원전 실증시험 계획수립.
- 상용로 실증시험계획 수립(`05.11), 연료봉 및 집합체 제작(`07.03), 상용원전 장전(`07.10)
$\bullet$ $HANA^{TM}$ 피복관 시범연료봉 상용원전 실증시험 인허가용 자료 제공.
- Halden 연구로 노내 시험결과(2건), 노외성능 종합평가 결과(7건), LOCA특성 종합평가 결과(3건) 기초물성 자료(13건)
$\bullet$ $HANA^{TM}$ 피복관 시범연료봉 제조에 필요한 피복관(68개) 및 품질특성 자료(11건) 제공.
$\bullet$ LOCA사고 모사조건에서 $HANA^{TM}$ 피복관은 Zircaloy-4 및 A 보다 우수한 LOCA 저항성을 보임.
$\bullet$ RIA사고 모사조건에서 $HANA^{TM}$ 피복관 특성은 Zircaloy-4와 대등한 성능을 보임.
$\bullet$ 하나로에서 중성자 조사특성을 평가하였을 때, $HANA^{TM}$ 피복관은 강도와 경도, 미세조직 관점에서 기존 상용 피복관(Zircaloy-4, A) 보다 조사취화에 우수 또는 대등한 특성을 보임.
$\bullet$ $HANA^{TM}$ 합금에 대한 지지격자 적용가능성을 예비 평가한 결과, $HANA^{TM}$ 합금은 지지격자 시방조건을 모두 만족하였고 제조성도 우수하므로 지지격자 재료로 충분히 활용 가능한 것으로 평가됨.
$\bullet$ 초고연소도 피복관용 신합금 개발에 대한 기반연구를 수행하여 차세대 $HANA^{TM}$ 피복관 개발의 초석을 마련함.

Abstract ▼

This report includes the manufacturing technology developed for $HANA^{TM}$ claddings, a series of their characterization results as well as the results of their in-pile and out-of pile performances tests which were carried out to develop some fuel claddings for a high burn-up (70,000MWd/

This report includes the manufacturing technology developed for $HANA^{TM}$ claddings, a series of their characterization results as well as the results of their in-pile and out-of pile performances tests which were carried out to develop some fuel claddings for a high burn-up (70,000MWd/mtU) which are competitive in the world market. Some of the $HANA^{TM}$ claddings, which had been manufactured based on the results from the 1st and 2nd phases of the project, have been tested in a research reactor in Halden of Norway for an in-pile performance qualification. The results of the in-pile test showed that the performance of the $HANA^{TM}$ claddings for corrosion and creep was better than 50% compared to that of Zircaloy-4 or A cladding. It was also found that the out-of pile performance of the $HANA^{TM}$ claddings for such as LOCA and RIA in some accident conditions corrosion creep, tensile, burst and fatigue was superior or equivalent to that of the Zircaloy-4 or A cladding. The project also produced the other many data which were required to get a license for an in-pile test of $HANA^{TM}$ claddings in a commercial reactor. The data for the qualification or characterization were provided for KNFC to assist their activities to get the license for the in-pile test of $HANA^{TM}$ Lead Test Rods(LTR) in a commercial reactor.

목차 Contents

• 제 1 장 연구개발과제의 개요...39
• 제 2 장 국내.외 기술개발 현황...41
• 제 1 절 국외 피복관 개발현황...41
• 제 2 절 국내 피복관 개발현황...56
• 참고문헌...60
• 제 3 장 연구개발 내용 및 결과...61
• 제 1 절 HANA 피복관 연구로(Halden) 검증시험...61
• 1. 개요...61
• 2. HANA 피복관 연구로 검증시험 착수...61
• 3. HANA 피복관 연구로 검증시험 결과...69
• 4. 요약...77
• 제 2 절 HANA 피복관 노외 종합평가...78
• 1. HANA 피복관 부식특성 평가...78
• 2. HANA 피복관 크립(creep)특성 평가...84
• 3. HANA 피복관 파열(bust)특성 평가...93
• 4. HANA 피복관 인장(tensile)특성 평가...101
• 5. HANA 피복관 크립-파단(creep-rupture) 특성평가...107
• 6. HANA 피복관 I-SCC 특성평가...111
• 7. HANA 피복관 피로(fatigue) 특성평가...116
• 8. HANA 피복관 마모(wear) 특성평가...119
• 제 3 절 HANA 피복관 사고(LOCA, RIA)특성 종합평가...122
• 1. HANA 피복관 LOCA모사 종합특성 평가...122
• 2. HANA 피복관 RIA모사 종합특성 평가...141
• 제 4 절 HANA 피복관 기초물성 자료생산...146
• 1. 개요...146
• 2. 열적 특성자료...147
• 3. 기계적 특성자료...174
• 4. 요약...182
• 제 5 절 HANA 합금 하나로(HANARO) 조사특성 평가...183
• 1. 개요...183
• 2. HANA 피복관 조사시험...183
• 3. HANA 피복관 조사시험 결과...183
• 4. 요약...189
• 제 6 절 HANA 피복관 시범연료봉 상용원전 실증시험방안 도출...190
• 1. 개요...190
• 2. 실증시험용 자료목록 도출...191
• 3. 실증시험 방안...194
• 4. 시범연료봉 실증시험 추진현황 및 계획...195
• 5. 요약...202
• 제 7 절 HANA 합금 지지격자 적용성 예비 평가...203
• 1. 개요...203
• 2. 지지격자용 Zr합금 재료요건...203
• 3. HANA합금 지지격자용 소형 strip 제조 및 평가...207
• 4. HANA합금 지지격자 활용방안 도출...214
• 5. 요약...215
• 제 8 절 초고연소도용 신합금(Next-HANA) 개발방안 도출...216
• 1. 개요...216
• 2. 모델합금 설계 및 제조...216
• 3. 모델합금 성능평가...216
• 4. 요약...221
• 제 9 절 HANA 피복관 성능향상을 위한 기반연구...222
• 1. 개요...222
• 2. HANA 합금의 부식거동 및 산화막 미세구조...222
• 3. 지르코늄합금의 부식에 미치는 Cu 영향 평가...239
• 4. Zr 합금의 제조공정에 따른 미세조직 및 부식거동...255
• 5. Zr 합금의 Nb/Fe 첨가비율에 따른 미세조직 및 부식거동...272
• 6. HANA 피복관의 크립거동에 미치는 최종열처리 및 응력의 영향...287
• 7. 산화막과 수소화물이 LOCA시 지르코늄 피복관의 거동에 미치는 영향...302
• 8. 링인장 시험을 이용한 지르코늄 피복관의 반응도 사고(RIA)시 연성 평가...327
• 9. 지르코늄 피복관의 I-SCC 특성 평가...348
• 10. 지르코늄 피복관의 파열 및 인장 특성 평가...368
• 참고문헌...383
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...389
• 제 1 절 최종목표...389
• 제 2 절 당해단계 목표 및 달성도...389
• 제 3 절 세부연구목표별 주요 연구내용 및 범위...391
• 제 5 장 연구개발 결과의 활용계획...393
• 제 6 장 연
• 부록...397
• 1. 연구성과 목록...397
• 1) 총괄표...397
• 2) 세부목록...397
• (1) 논문게재 및 발표...397
• (2) 지적재산권 출원 및 등록...405
• 2. Halden 연구로 연소시험 보고서...407