초록 ▼

본 과제의 주목적은 원자력 연구소가 보유하고 있는 화학시험/분석 시설 및 필수 분석장비를 유지하고 고 방사성 활용하여 원자력연구 및 원자력산업에 필요한 화학시험 data를 생산 제공함에 있다. 원자력중장기 연구개발, 기관고유사업, 수탁사업 등의 연구소과제 및 원전, (주)원전연료, 원자력연구시설들에서 요구하는 시료 및 시편들에 대하여, 과제 수행기간 (2000년 4월 1일 - 12월 31일) 동안 총 5, 112 시편들에 대한 화학 시험/분석 업무 (ICP-AES, AA, EPMA를 이용한 성분원소분석, ${\alpha}$

본 과제의 주목적은 원자력 연구소가 보유하고 있는 화학시험/분석 시설 및 필수 분석장비를 유지하고 고 방사성 활용하여 원자력연구 및 원자력산업에 필요한 화학시험 data를 생산 제공함에 있다. 원자력중장기 연구개발, 기관고유사업, 수탁사업 등의 연구소과제 및 원전, (주)원전연료, 원자력연구시설들에서 요구하는 시료 및 시편들에 대하여, 과제 수행기간 (2000년 4월 1일 - 12월 31일) 동안 총 5, 112 시편들에 대한 화학 시험/분석 업무 (ICP-AES, AA, EPMA를 이용한 성분원소분석, ${\alpha}$ ${\beta}$ ${\gamma}$ 방사성핵종분석, TI－MS, ICP-MS, Qtjadnjpole MS 등의 질량분석기를 이용한 동위원소비 측정, XRD,XPS,SEM 들을 이용한 표면분석 등)를 수행하였다. 화학시험 객관적으로 검증된 시험방법 혹은 편람화된 분석절차에 의해 이루어지나 시편에 따라서는, 특히 고방사성물질인 조사핵연료 및 원자력재료 등의 화학시험을 위해서는 기존 기술의 개선 혹은 새로운 시험기술의 개발이 필요하다. 조사핵연료의 화학시험에 필수적인 조사핵연료 내 핵분열기체(Fission Gas) 분석에 필요한 사중극자 질량분석기(QMS) 측정기술, 조사핵연료 연소도 측정기술의 개선을 위한 지표핵종 Nd 분리기술, Zircaloy 피복관 내 수소 측정 관련 기술들을 확립하였다. 이외에 노심 내 Poison핵연료로 사용되는 Urania-Gadollnia 핵연료의 품질보증에 필요한 화학분석기술, 원전 증기발생기 내부 siuge 시편의 분석을 위한 전처리기술, 방사성 폐액 중 포함된 유기물 착화제 분석 관련 유용한 연구결과를 얻었다.

Abstract ▼

Main objective of this project is to maintain chemical hot cell facility and essential chemical analysis instruments of Nuclear Chemistry Research Division(NCRD) in KAERI and is to support other nuclear R & D groups and nuclear industries providing precise data from the samples and specimens with th

Main objective of this project is to maintain chemical hot cell facility and essential chemical analysis instruments of Nuclear Chemistry Research Division(NCRD) in KAERI and is to support other nuclear R & D groups and nuclear industries providing precise data from the samples and specimens with these facility and instruments. The main items of chemical analysis were the determination of bum-up and fission gas of irradiated $UO_2$ fuels and $U_3Si$/Al fuel (HANARO) and hydrogen in cladding material. Other Chemical analyses (element analysis by using ICP-AES, AA and EPMA; radio nuclide analysis by ${\alpha}$ ${\beta}$ ${\gamma}$ spectrometer; isotope analysis by TI-MS, ICP-MS and Quadrupole MS; surface analysis by XRD, XPS, SEM; H,C,O analysis etc.) were carried out through this project from April 1st to December 31th of 2002 for the 5,112 samples and specimens from the nuclear R & D projects, from the facilities of nuclear fuel cycle examination and from the domestic nuclear industries such as nuclear power plants(KEPCO), fuel producing company(KNPC). The other objective is to develop new chemical analysis methods for the samples and specimens of newly developing nuclear fuels and materials of which analytical methods are not well established and to improve the existing methods more reliable and faster. Following works were performed to improve or develop some chemical analysis methods: 1)Installation and optimization of new quadrupole mass spectrometer(QMS, Genesys300D) for the determination of fission gas, 2) Separation of Nd as a burnup monitor using Ion chromatography, 3) Evaluation of SRM matrix effect in the determination of hydrogen included in Zr matrix cladding, 4) Separation of trace impurities from major compounds of Urania- Gadolinia fuel for ICP-AES, 5) Pre―treatment of S.G.- sludge specimens for chemical analysis, 6) Determination of organic DTPA using Jon Chromatography.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 요약문...3
• SUMMARY...5
• CONTENTS...7
• 목차...9
• 표목차...12
• 그림목차...13
• 제1장 연구개발과제의 개요...17
• 제2장 국내${\cdot}$외 기술개발 현황...19
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과...23
• 제1절 방사성물질 화학시험 기술개발...23
• 1. 사중극자 질링분석기(Qhls)에 의한 핵분열생성기체 측정기술 개발...23
• 가. 시료주입장치...23
• 나. 사중극자 질량분석기의 최적 측정조건 확립...25
• 2. 연소도 신속 측정을 위한 Nd 분리기술...27
• 가. 이온크로마토그래피 설치 및 성능시험...28
• 나. 희토류원소의 개별분리...28
• 다. 희토류원소의 개별분취...30
• 3. Zircaloy 피복관 내 수소 측정기술 개발...31
• 가. Zr 합금 중 수소분석에 미치는 매질영향...32
• 나. 수소분석시스템 차폐개념설계...38
• 4. $UO_2$-$Gd_2O_3$ 핵연료 내 미량 성분원소 분석기술...41
• 가. $UO_2$-$Gd_2O_3$ 핵연료 중 불순물 분석에서 Gd의 분광학적 간섭...41
• 나. 추출제 침윤 지지체 제조...42
• 다. 분배계수 측정...42
• 5. 방사성물질 화학분석을 위한 전처리기술...44
• 가. 시료 용해 전 사전 실험...45
• 나. 시료 용해...45
• 6. 이온크로마토그래피에 의한 유기착화제 DATA 정량기술...47
• 가. 이온크로마토그래피의 조건...47
• 나. 금속이온과 DTPA의 착물형성...48
• 다. Nd-DTPA의 머무름 거동...48
• 라. 감마조사된 DTPA의 분석...49
• 마. 결과...50
• 제2절 타 원자력 연구 및 시설 화학분석지원...51
• 1. 조사핵연료 화학시험...51
• 가. 하나로에서 조사한 Uranium silicide 핵연료 연소도 측정...51
• 나. 고리원전 2호기 파손핵연료...51
• 2. DUPIC 핵연료 내 성분원소 분석...52
• (1) PWR 사용후핵연료의 OREOX 분발 및 소결체...52
• (2) 하나로에서 조사한 DUPIC 핵연료...52
• 3. 기타소내/외 화학분석지원...53
• 가. 원자력 중장기 연구...53
• 나. 연구소 내 시험시설 pool water 및 폐수관리...54
• 다. 한국원전연료 핵연료 생산 공정 중 품질관리...55
• 라. 원자력환경기술원 유리 폐기물...55
• 마. 원전 계통 시료...56
• 바. 핵사찰 시편...56
• 사. 원자력관련 중소기업 및 교육기관...56
• 제3절 Hot Cell 시험실 운영...57
• 1. 한국원자력안전기술원(KINS) 검사...57
• 가. 품질보증검사(‘02. 8.20 - 8.23)...57
• 나. 정기검사(‘02. 11. 4 - 12. 3.)...58
• 2. PADIRAC Cart 제작...59
• 제4장 연구개발 목표 달성도 및 관련분야에의 기여도...61
• 1. 사중극자 질량분석기(QMS)에 의한 핵분열생성기체 측정기술 개발...61
• 2. 연소도 신속 측정을 위한 Nd 분리기술...61
• 3. Zircaloy 피복관 내 수소 측정기술 개발...61
• 4. $UO_2$-$Gd_2O_3$ 핵연료 내 미량 성분원소 분석기술...62
• 5. 방사성물질 화학분석을 위한 전처리기술...63
• 6. 이온크로마토그래피에 의한 유기착화제 DTPA 정량기술...63
• 7. 화학분석시설 운영 및 시험지원...63
• 제5장 연구개발결과의 활용계획...64
• 제6장 연구개발과장에서 수집한 해외 과학기술정보...66
• Fig. 1 - Fig. 38. [그림모음]...67
• Appendix1. 한국원자력연구소 원자력화학연구부 방사성 핵종분석 장비...91
• Appendix 2. 한국원자력연구소 원자력화학연구부 화학분광분석 장비...92
• Appendix 3. 한국원자력연구소 원자력화학연구부 일반 화학분석 장비...93
• Appendix 4. 계정별 시험/분석지원 현황...94
• Appendix 5. '02 사업/분석방법별 지원실적...101
• Appendix 6-1. 시료종류별 분석지원 실적(방사성시료)...102
• Appendix 6-2. 분석지원실적(일반시료)...103
• Appendix 7. 분석방법별 지원...104
• Appendix 8. 외부기관 지원실적...105
• Appendix 9. Operation procedure of Ion Chromatography system using Metrohm 762 IC Interface...106
• Appendix 10. Burn-up measurement of HANARO-irradiated fuel specimens...108
• 서지정보양식(국문)...109
• 서지정보양식(영문)...110