초록 ▼

${\bullet}$ 고온 고압 조건에서 미세 화학변화 예측기술 확보
- 고온$(280^{\circ}C)$ pH 측정 시 온도 보정 자료 확도
- 온도변화$(190{\sim}280^{\circ}C)$에 따른 증류수의 pH, 전도도 및 $E_h$ 측정자료 확보
- 화학첨가제(Li, B, $H_2$) 조성에 따른 pH 변화 측정자료 확보
- 냉각재 모사조건에서 고온$(280^{\circ}C)$ pH

${\bullet}$ 고온 고압 조건에서 미세 화학변화 예측기술 확보
- 고온$(280^{\circ}C)$ pH 측정 시 온도 보정 자료 확도
- 온도변화$(190{\sim}280^{\circ}C)$에 따른 증류수의 pH, 전도도 및 $E_h$ 측정자료 확보
- 화학첨가제(Li, B, $H_2$) 조성에 따른 pH 변화 측정자료 확보
- 냉각재 모사조건에서 고온$(280^{\circ}C)$ pH, 전도도 및 $E_h$ 측정자료 확보
${\bullet}$ 고온 고압 열역학 기초 자료 생산
- 고온$(280^{\circ}C)$ 고압 조건에서 물의 해리도 측정 및 측정방법 검증
- 금속산화물(니켈 산화물, 철 산화물) 고온$(350^{\circ}C)$ 용해도 측정자료 확보
${\bullet}$ 금속산화물 부착 및 CRUD 성장 주요인자 결정
- 산화/환원제$(H_2,\;H_2O_2)$ 농도에 따른 고온$(280^{\circ}C)$ 냉각재 전기화학적 분극곡선 및 $E_h$ 자료 확보
- 금속산화물 미세입자 정량법 (UV, ICP, AAS) 비교자료 확보여부, 혼합 미세입자(Ni, Fe 산화물) 입도 측정기술(PCS) 구축
- 고온$(200^{\circ}C)$ 고압조건에서 $H_2O_2,\;H_2$ 조절에 따른 미세입자(Ni, Fe 산화물)부착량 측정자료 확보
- 중성자 조사량에 따른 붕산수 pH 변화 및 Li 생성량 측정자료 확보
- 미세입자 부착특성 평가자료 확보 pH: $\sim7.4$, 숙성온도 ${\sim}400^{\circ}C$
- CRUD 결정구조 및 화학성분 자료 확보
- 열교환 조건에서 CRUD 생성에 미치는 온도차 영향 평가자료 확보
- 미세입자 부착 및 CRUD 성장 주요인자 도출

Abstract ▼

The final objective of this study is to develop a method for reducing radioactive materials formed in the reactor coolant circuit. This second stage research was categorized into the following three subgroups: the development of the estimation technique of microscopic chemical variation at high temp

The final objective of this study is to develop a method for reducing radioactive materials formed in the reactor coolant circuit. This second stage research was categorized into the following three subgroups: the development of the estimation technique of microscopic chemical variation at high temperatures and pressures, the fundamental study on the thermodynamics at high temperatures and pressures, and the study on the deposition of metal oxides and the determination of the main factors responsible for the growth of CRUD. First, in the development of the estimation technique of microscopic chemical change at high temperatures and pressures, the technique for measuring coolant chemistry such as pH, conductivity and $E_h$, was developed to be appropriate for the high temperature and pressure condition. The coolant chemistry measuring system including the self-devised high temperature pH sensor can be applied to the field of nuclear reactor and contribute on a large scale in the automation of the coolant chemistry control and the establishment of the real-time on-line measuring technique. Secondly, the dissociation constant of water and the solubility of metal oxides were measured in the fundamental study on the thermodynamics at high temperatures and pressures. Finally, in the study on the deposition of metal oxides and the determination of the main factors responsible for the growth of CRUD, the careful investigation of the deposition phenomena of micro particles on the cladding surface showed that subcooled boiling and the dissolved hydrogen are the main factors responsible for the growth of CRUD. The addition, the basis was provided for the constriction of a new particle behavior model in the reactor coolant circuit.

목차 Contents

• 제 1 장 연구개발과제의 개요...36
• 제 2 장 국내.외 기술개발 현황...38
• 제 1 절 고온-고압 수용액 화학특성 측정기술...38
• 1. 고온 수용액 pH 감지 전극 시스템...38
• 2. 고온 기준전극 및 전위보정...40
• 3. 산화환원 센서 및 전도도 센서...42
• 제 2 절 고온-고압 열역학 특성 측정기술...42
• 1. 물의 해리상수...42
• 2. 고온고압에서 금속산화물 용해도...43
• 제 3 절 냉각재 화학특성 및 CRUD 저감화 기술...46
• 1. 냉각재 화학조절 및 1차계통 구조물 부식현상...46
• 2. 고온 냉각재 전기화학적 분극 특성...51
• 3. 냉각재 화학에 미치는 중성자 조사 영향...51
• 4. 열전달면에서의 비등현상...52
• 5. CRUD 생성 및 성장...54
• 제 3 장 연구개발 수행내용 및 결과...56
• 제 1 절 고온 고압 조건에서 미세 화차변화 측정...56
• 1. 온도변화에 따른 고온 고압 pH 측정 센서 보정...56
• 가. 고온 pH 측정 시스템...56
• 나. 보정의 필요성 및 이론...56
• 다. 붕산/수산화리튬 용액의 pH 측정...58
• 2. 온도변화에 따른 $H_2O$의 $pH_T$ 전도도 및 $E_h$ 측정...61
• 3. 화학첨가제 조절에 따른 pH 변화 측정...61
• 4. 고온 pH, 전도도 및 $E_h$에 미치는 미량금속 효과...65
• 가. 고온 냉각재 pH에 미치는 미량금속 효과...65
• 나. 고온 냉각재 $E_h$에 미치는 용존수소 효과...70
• 다. 고온 냉각재 $E_h$에 미치는 미량금속 효과...72
• 라. 고온 냉각재 전도도에 미치는 미량금속 효과...72
• 제 2 절 고온 고압 열역학 기초 자료...75
• 1. 온도에 따른 $H_2O$의 해리상수 측정...75
• 2. 고온 고압에서 금속산화물의 용해도 측정...75
• 가. 금속산화물의 화학평형 측정용 FTA (Flow Through Autoclave) 제작...75
• 나. 용해도에 미치는 붕산수 농도 영향...78
• 제 3 절 금속산화물 침적 및 CRUD 성장 주요인자 결정...82
• 1. 산화/환원제$(H_2O_2,\;H_2)$ 농도에 따른 고온 냉각재 분극특성 평가...82
• 가. 고온/고압 전기화학 분극실험...82
• 나. 냉각재 분극특성에 미치는 과산화수소 농도 영향...84
• 다. 냉각재 분극특성에 미치는 용존수소 농도 영향...84
• 라. 고온 냉각재 분극실험 결과의 의미...87
• 2. 금속산화물 미세입자 용액 제조 및 물리화학적 특성 측정...88
• 가. 미세입자 정량법...88
• 나. 혼합 미세입자 제조 및 분석...88
• 3. 냉각재 화학에 미치는 중성자 조사 효과...90
• 가. 리튬생성 및 pH에 미치는 영향...90
• 나. 중성자 조사에 의한 방사분해...90
• 4. $H_2O_2,\;H_2$ 농도 조절에 따른 금속산화물 미세입자 침적...95
• 가. 실험조건...95
• 나. 철 이온의 환원 및 가수분해...98
• 다. 가속 침적시험...98
• 라. 철 이온의 침적특성...98
• 마. 미세입자의 침적...98
• 바. 용존수소 영향...103
• 5. 열교환 조건에서의 미세입자 침적...103
• 6. 금속산화물 미세입자 침적도에 미치는 숙성온도 및 공존원소의 영향 평가...108
• 가. 평가방법 및 조건...108
• 나. 니켈페라이트 생성에 미치는 온도 및 수산화리튬 효과...109
• 7. CRUD 물리화학적 특성측정 자료 수집...109
• 나. Callaway 원전의 CRUD 분석 자료...109
• 다. 국내 원전의 CRUD 자료...111
• 8. CRUD 생성 및 성장 주요인자 결정...113
• 가. CRUD 조절의 환경적 요인...113
• 나. CRUD 생성 및 성장 조절 인자...113
• 다. CRUD 생성 및 성장 억제방안 및 향후 연구제시...115
• 제 4 장 연구개발 목표 달성도 및 대외 기여도...116
• 제 5 장 연구개발 결과의 활용계획...118
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...120
• 제 7 장 참고문헌...122