초록 ▼

핵연료집합체 노외성능시험은 개발된 핵연료를 노내에 장전하기 전에 Full Scale 크기의 핵연료집합체를 가지고 종합적인 성능검증을 하기 위한 것이다. 본 과제에서는 수력시험시설인 HTL과 기계/구조 시험시설인 FAMeCT를 구축하였다. HTL은 최대 운전조건이 30 Bar, 320$^{\circ}C$, 500 $m^{3}/hr$이며, 압력손실 및 유체유인진동 등을 측정하기 위한 것이다. FAMeCT는 공기 중에서 굽힘강도(최대 1kN 횡하중)와 진동특성(가진주파수 50Hz, 하중50 N)을

핵연료집합체 노외성능시험은 개발된 핵연료를 노내에 장전하기 전에 Full Scale 크기의 핵연료집합체를 가지고 종합적인 성능검증을 하기 위한 것이다. 본 과제에서는 수력시험시설인 HTL과 기계/구조 시험시설인 FAMeCT를 구축하였다. HTL은 최대 운전조건이 30 Bar, 320$^{\circ}C$, 500 $m^{3}/hr$이며, 압력손실 및 유체유인진동 등을 측정하기 위한 것이다. FAMeCT는 공기 중에서 굽힘강도(최대 1kN 횡하중)와 진동특성(가진주파수 50Hz, 하중50 N)을 시험하기 위한 것이다. 이 시설들의 검증은 해외의 선진 시설에서 동일한 집합체을 사용해 수행한 시험결과들과 비교하여 확인하였다. HTL 및 FAMeCT는 비교된 대부분의 시험결과에서 참고자료와 측정오차 범위 안에서 일치하였다. 한편 고온/고압 프레팅 마모 시험장치도 구축되어 500시간 연료봉 마모시험을 성공적으로 완료하였다. 또한 전산해석에 의한 난류유동해석 및 유한요소해석 기술이 확보하였다. 따라서 이 과제를 통해 핵연료 개발 시 필요한 대부분의 시설인프라와 관련 시험기술이 갖추어졌다. 한편 본 시설을 국내뿐만 아니라 국외의 시험 수요에도 적극적으로 대비하기 위해 국제인증을 위한 KOLAS 체계를 도입 중이다.

Abstract ▼

HTL (Hydraulic Test Loop) is a water loop to investigate the fuel assembly hydraulics. It was originally introduced from ANF in 1990. But most of major components have been replaced or repaired. All the sensors and control systems were replaced with up to date models to get more reliable data and op

HTL (Hydraulic Test Loop) is a water loop to investigate the fuel assembly hydraulics. It was originally introduced from ANF in 1990. But most of major components have been replaced or repaired. All the sensors and control systems were replaced with up to date models to get more reliable data and operation. This facility can perform the pressure drop test, fuel assembly uplift test, and flow induced vibration test. To verify the constructed facility, the vibration and bending test results, which were conducted at the Westinghouse Co. during the development of the PLUS-7 fuel by the KNFC, were used as a reference. Natural frequencies, mode shapes and damping ratio, and the deflection shape, deflection magnitude and stiffness were compared with the reference data for the vibration and bending tests, respectively. A new fretting wear tester was developed to conduct a wear test in the environment of in-reactor condition (320$^{\circ}C$, 15 MPa water). The design also pursued to simulate a fuel rod motion due to the flow-induced vibration. Finite element analysis model of a fuel assembly was developed and verified by comparing the analysis results with the test results obtained from the constructed facility. Equations for calculating the slip displacement during a fuel rod vibration were derived. A contact shape that alleviated wear damage was investigated theoretically by using the contact mechanics. A wear depth prediction model was developed.

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...2
• 보고서 초록 ...3
• 요약문 ...4
• SUMMARY ...14
• CONTENTS ...24
• 목차 ...25
• 표목차 ...27
• 그림목차 ...29
• 제 1 장 연구개발과제의 개요...37
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...38
• 제 1 절 수력 시험시설 ...38
• 제 2 절 기계/구조 시험시설 ...40
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...45
• 제 1 절 집합체 수력 시험기술 개발...45
• 1. 집합체 수력시험 시설 구축...45
• 가. 시험 장치 개요...45
• 나. 주배관계통...46
• 다. 계측제어계통...51
• 라. 자료처리계통...54
• 마. 전원공급계통...57
• 바. 보조계통...58
• 사. 유동 하우징...59
• 아. 시험집합체...62
• 자. 시운전...65
• 차. 예비시험...66
• 타. 계측기 성능 검증...67
• 2. 집합체 수력시험 기술 검증...69
• 가. 집합체 압력손실 시험...69
• 나. 집합체 들림유량 시험...72
• 다. 집합체 유체유인진동 시험...74
• 제 2 절 집합체 기계/구조 시험기술 개발...142
• 1. 집합체 기계/구조시험 시설 구축...142
• 가. 시험장치 개요...142
• 나. 기계구조부...152
• 다. 계측제어 및 자료처리부...160
• 라. 부속 기기 및 장치...167
• 2. 집합체 기계/구조시험 기술 검증...170
• 가. 집합체 진동 시험...170
• 나. 집합체 굽힘 시험...228
• 제 3 절 고온/고압 프레팅마멸 시험기술 개발...269
• 1. 고온/고압 프레팅마멸 시험장치 구축...269
• 가. 시험장치 개요...269
• 나. 시험부...278
• 다. 제어부...281
• 라. Loop부...283
• 마. 장비구축...289
• 2. 고온/고압 프레팅마멸 시험기술 검증...290
• 가. 마멸시험절차 개발...290
• 나. 성능시험...306
• 제 4 절 기반기술 확립 및 검증...315
• 1. 집합체 구조해석 기술...315
• 2. 프레팅 마멸해석 기술...344
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여...373
• 제 1 절 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ...373
• 제 2 절 관련분야의 기여도 ...373
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...374
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...375
• 제 7 장 참고문헌...375