초록 ▼

경수로형 혼합핵연료는 기존 <TEX>$UO_2$</TEX> 핵연료와는 달리 제조 시부터 약 5~10wt%의 P<TEX>$UO_2$</TEX>을 포함하고 있으므로 재료적 핵적 특성이 <TEX>$UO_2$</TEX>와 다르고 이에 따라 노내거동 또한 다르다. 따라서 경수로형 혼합핵연료에 대한 기술을 개발하려면 이런 차이점들을 모든 측면에서 고려해야 한다. 그리고 <TEX>$UO_2$</TEX> 핵연료 연소도를 증가시키는 최근의 추세에 따라 혼합핵연료의

경수로형 혼합핵연료는 기존 <TEX>$UO_2$</TEX> 핵연료와는 달리 제조 시부터 약 5~10wt%의 P<TEX>$UO_2$</TEX>을 포함하고 있으므로 재료적 핵적 특성이 <TEX>$UO_2$</TEX>와 다르고 이에 따라 노내거동 또한 다르다. 따라서 경수로형 혼합핵연료에 대한 기술을 개발하려면 이런 차이점들을 모든 측면에서 고려해야 한다. 그리고 <TEX>$UO_2$</TEX> 핵연료 연소도를 증가시키는 최근의 추세에 따라 혼합핵연료의 연소도 또한 증가되어야만 경제성을 향상시킬 수 있으므로, 혼합핵연료의 방출 연소도를 <TEX>$UO_2$</TEX>에 상응하는 수준으로 증가시키는 연구가 진행되고 있다. 따라서 고연소도 <TEX>$UO_2$</TEX> 핵연료에서 발견되는 PCMI, 연소도에 따른 열전도도 저하, 소결체 외각에서의 고연소도 구조 형성 등 새로운 현상들이 혼합핵연료에서도 나타나므로, 이런 현상들을 극복하거나 혹은 최소한 해석할 수 있는 기술을 개발해야 한다.
본 연구에서는 상기한 내용을 고려하면서 경수로형 혼합핵연료 소결체의 제조기술 개발에서부터 시작, 핵연료 성능분석을 위한 전산코드인 COSMOS 개발, 시험용 혼합핵연료봉 제조, Halden 연구로 노내 연소시험 및 15분 간격으로 축적된 온도 압력등 성능자료의 COSMOS에 의한 분석, 연소 핵연료에 대한 조사후시험까지를 포함한다.

Abstract ▼

Since LWR MOX fuel has 5~10wt% <TEX>$PuO_2$</TEX> from the beginning, MOX fuel has different material and neutronic characteristics and also shows different in-core behavior. These differences should be considered in developing technology for LWR MOX fuel. To meet the current demand to i

Since LWR MOX fuel has 5~10wt% <TEX>$PuO_2$</TEX> from the beginning, MOX fuel has different material and neutronic characteristics and also shows different in-core behavior. These differences should be considered in developing technology for LWR MOX fuel. To meet the current demand to increase discharge burnup of nuclear fuel for improving economic efficiency, some studies have been done to increase the discharge burnup of MOX fuel. Consequently, since phenomena observed in high burnup <TEX>$UO_2$</TEX> fuel such as PCMI, thermal conductivity degradation, and the formation of high burnup structure will also occur in LWR MOX fuel, the technology to overcome or, at least, analyze these phenomena should be developed.
This study covers the development of MOX fuel technology in the area of manufacturing MOX fuel pellet, MOX fuel performance analysis code (COSMOS), irradiation test of MOX fuel in the Halden reactor, and post-irradiation examination of the irradiated MOX fuel.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서요약서 ... 4
• 요약문 ... 6
• SUMMARY ... 10
• CONTENTS ... 14
• 목차 ... 16
• 표목차 ... 18
• 그림목차 ... 19
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 23
• 제 1 절 연구개발의 필요성 ... 23
• 제 2 절 연구개발의 목적 및 범위 ... 29
• 제 2 장 국내.외 기술개발 현황 ... 36
• 제 1 절 국외 혼합핵연료 기술개발 현황 ... 36
• 제 2 절 국내 혼합핵연료 기술개발 수준 ... 38
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 39
• 제 1 절 조사시험용 혼합핵연료 제조 및 특성 정량화 ... 39
• 1.1 조사시험용 혼합핵연료 제조 ... 39
• 1.2 조사시험용 혼합핵연료 특성자료 정량화 ... 43
• 1.3 Pu-MOX의 특성분석 및 정량화 ... 49
• 1.4 요약 ... 50
• 제 2 절 성능분석 기술 개발 ... 61
• 2.1 열전도도 ... 61
• 2.2 혼합핵연료 기체방출 ... 68
• 2.3 피복관 크립 ... 91
• 2.4 피복관 산화 ... 99
• 2.5 고연소도 거동 ... 108
• 2.6 고연소도 핵연료 미세구조 모사 ... 125
• 2.7 입출력 기능 ... 132
• 제 3 절 노내 연소시험 및 분석 ... 142
• 3.1 서론 ... 142
• 3.2 할덴원자로 노내 조사 ... 142
• 3.3 노내 거동 ... 151
• 3.4 COSMOS 코드 검증 ... 172
• 3.5 반경방향 플루토늄 분포 ... 181
• 3.6 요약 ... 185
• 제 4 절 조사시험 혼합핵연료 미세조직 분석 ... 186
• 4.1 서론 ... 186
• 4.2 KAERI-혼합핵연료와 타 상용 혼합핵연료와의 특성비교 ... 187
• 4.3 조사시험 혼합핵연료의 저배율 미세조직분석 ... 190
• 4.4 조사시험 혼합핵연료의 미세조직분석 ... 199
• 4.5 결론 ... 210
• 제 5 절 결론 ... 226
• 제 4 장 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 227
• 제 5 장 연구개발 결과의 활용계획 ... 229
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 230
• 제 7 장 참고문헌 ... 231
• 끝페이지 ... 241