초록 ▼

∙ 크러드 및 붕소 침착에 의한 비정상 출력편차(AOA) 원인규명
- 원전 AOA 현황 조사 및 원인 분석
- 크러드 및 붕소 침착물 생성 메커니즘 규명
- 붕소 침착 모델 분석 및 개선 방안 도출
∙ 크러드 및 붕소 침착 모사 실증 시험평가
- 니켈 페라이트 제조 및 붕소 침적 평가 시험
- 모사 실증 시험장치 설계 및 제작/설치/성능시험
- 비등에 의한 침착 특성 평가 (무비등/ 미포화 비등)
- 크러드 및 붕소침착 억제 pH 및 용존수소 영향 시험평가
∙ 원전 1차계

∙ 크러드 및 붕소 침착에 의한 비정상 출력편차(AOA) 원인규명
- 원전 AOA 현황 조사 및 원인 분석
- 크러드 및 붕소 침착물 생성 메커니즘 규명
- 붕소 침착 모델 분석 및 개선 방안 도출
∙ 크러드 및 붕소 침착 모사 실증 시험평가
- 니켈 페라이트 제조 및 붕소 침적 평가 시험
- 모사 실증 시험장치 설계 및 제작/설치/성능시험
- 비등에 의한 침착 특성 평가 (무비등/ 미포화 비등)
- 크러드 및 붕소침착 억제 pH 및 용존수소 영향 시험평가
∙ 원전 1차계통 방사성 크러드 및 핵종 거동 평가
- 방사성 크러드 대표시료 포집 장치설계/제작/성능평가
- 방사선 크러드 채취 및 분석법 확립
- 계통 방사성 크러드 거동 분석 모델 개발
∙ 국내 원전 AOA 방지 수화학 운전 지침 수립
- 수화학 운전 현황 및 AOA 영향 분석
- AOA 방지 수화학 지침서 자료 도출
- 농축붕산 및 수질 인자 계통 영향 평가

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 7
• 목차 ... 12
• 제 1 장 서론 ... 30
• 제 1 절 개발기술의 중요성 및 필요성 ... 30
• 1. 기술적 측면 ... 30
• 2. 경제ㆍ산업적측면 ... 31
• 제 2 절 국내ㆍ외 관련 기술의 현황 ... 32
• 1. AOA의 원인 연구 ... 32
• 2. AOA 진단 및 대처 기술 ... 34
• 3. AOA 예방 기술: 수화학 제어 기술 ... 34
• 제 3 절 기술개발 시 예상되는 기술적ㆍ경제적 파급 효과 ... 37
• 제 2 장 기술개발 내용 및 방법 ... 38
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 38
• 제 2 절 단계 목표 및 평가 방법 ... 39
• 제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 40
• 제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 42
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 42
• 1. 연구개발 추진 일정 ... 42
• 2. 연구개발 추진 실적 ... 44
• 가. 크러드 모사 요소기술 개발 ... 44
• 1) 크러드 화학 모사 시험 ... 44
• 가) 연구배경 ... 44
• 나) Nickel-Iron-Lithium Boron 산화물 합성 ... 44
• 다) 결론 ... 47
• 2) 크러드 침착 실증 예비 평가 ... 55
• 가) 크러드 침착 실증 예비평가 및 Wire Heating 침착 기초 시험의 목적 ... 55
• 나) 실험장치 및 실험방법 ... 55
• 다) 시험결과 및 고찰 ... 55
• 3) Wire Heating 침착 기초 시험 ... 62
• 가) 실험장치 및 실험방법 ... 62
• 나) 실험결과 및 고찰 ... 62
• 4) 고온 wire heating 장치 설계 및 제작 ... 70
• 가) 고온 wire heating 실험장치 목적 ... 70
• 나) 시편형상 선정 ... 70
• 다) 전류 인가 방안 ... 71
• 라) 온도 및 압력 제어 ... 72
• 마) 데이터 수집 장치 ... 73
• 바) 핵연료봉 표면 열유속 모사 시험 결과 ... 74
• 사) 요약 ... 76
• 나. 크러드 실증 시험 및 수화학 영향 평가 ... 90
• 1) 국내 원전 수화학 운전 인자 분석 ... 90
• 2) 크러드 실증 장치 제작 및 성능 시험 ... 93
• 가) 크러드 실증 장치 기술현황 ... 93
• 나) 크러드 실증 장치의 설계 제작 ... 94
• 다) 실증장치 성능시험 ... 98
• 3) 크러드 실증 시험 장치 열수력 해석 ... 113
• 가) 연구배경 ... 113
• 나) 핵비등 보존방정식 ... 113
• 다) AOA 모사실증 시험장치 열원부 모델링 ... 120
• 라) FLUENT 결과분석 ... 122
• 마) EAGLE 코드 계산 및 결과분석 ... 139
• 바) 결론 및 향후 연구계획 ... 146
• 4) 수화학 인자 영향 시험 ... 147
• 가) 연구배경 ... 147
• 나) 고온 Test Section ... 148
• 다) 시험방법 ... 149
• 라) 시험 내용 및 결과 ... 150
• 마) 결과 요약 ... 153
• 바) 향후 연구계획 ... 154
• 5) 실증 장치 성능 개선 ... 168
• 가) 수소농도 조절 ... 168
• 나) 고유속 루프 ... 170
• 다. 침착 화학 모델 개발 ... 176
• 1) 연구배경 ... 176
• 2) AOA 모델 및 크러드 특성 ... 177
• 가) AOA 현상에 대한 모델 ... 177
• 나) 크러드 층의 특성 ... 178
• 3) 침착 화학 모델 개발 내용 및 결과 ... 179
• 가) 크러드 층의 수화학 모델 ... 180
• 나) 수치계산 ... 219
• 다) 결과 ... 220
• 라. 계통 방사성 크러드 평가 및 수화학 운전 방안 도출 ... 245
• 1) 방사성 크러드 포집 및 분석 ... 245
• 가) 연구배경 ... 245
• 나) 원전 크러드 거동 및 해외 채취 사례 ... 246
• 다) 방사성 크러드 포집 및 분석 결과 ... 258
• 라) 결론 ... 270
• 2) 원전 피복관 크러드 분석 ... 292
• 가) 연구배경 ... 292
• 나) 크러드 시편 분석 ... 292
• 다) 결론 ... 295
• 3) 농축붕산 적용 타당성 평가 ... 304
• 가) 연구배경 ... 304
• 나) 농축붕산 사용에 따른 수질 화학 ... 305
• 다) 농축붕산 사용에 따른 방사선량 저감 ... 306
• 라) 농축붕산 사용에 따른 기타 고려사항 ... 307
• 마) 결론 ... 308
• 4) 수화학 지침 자료 도출 ... 312
• 가) 국내외 원전의 AOA 경험 및 대처 현황 ... 312
• 나) 원전 1차계통 수화학 운전 현황 분석 ... 315
• 다) 수화학 지침 개선 자료 ... 320
• 라) 원전 AOA 평가 수화학 자료 체계화 ... 320
• 3. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 ... 326
• 가. 크러드 모사 요소기술 개발 ... 326
• 1) 크러드 화학 모사 시험 ... 326
• 2) 상온 크러드 침착 시험 ... 326
• 3) 고온 wire heating 시험 장치 개발 ... 326
• 나. 원전 모사 크러드 실증 장치 제작 및 성능 시험 ... 326
• 1) 고온 고압 실증 시험 장치 설계ㆍ제작 ... 326
• 2) 수소 농도 조절 및 고유속 실증 장치 제작 ... 327
• 다. 크러드 실증 시험 장치 열수력 해석 ... 327
• 1) 실증 시험 장치 열유동 해석 ... 327
• 2) 실원전 미포화 비등 및 기포율 계산 ... 328
• 라. 크러드 실증 시험 및 수화학 영향 평가 ... 328
• 마. 침착 화학 모델 개발 ... 328
• 바. 핵연료 피복관 크러드 분석 및 자료 구축 (울진 2호기, 영광 1호기) ... 329
• 사. 원전 냉각재 크러드 채취 및 분석 ... 329
• 아. 농축 붕산 적용 타당성 평가 ... 330
• 자. AOA 억제 수화학 제어 전략 개발 ... 330
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 331
• 제 3 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 333
• 참고문헌 ... 334
• 부 록 ... 340
• 부록 A. 기술메모 ... 340
• 부록 B. AOA 시험장치 가동 이력 및 실험자료 ... 349
• 부록 C. AOA 시험시편 산화막 분석자료 ... 368
• 부록 D. 원전 크러드 분석자료 ... 371
• 최종보고서 요약서 ... 377