초록 ▼

o 최종목표: 노외 및 연구로 조사실험을 통한 고연소도핵연료와 손상핵연료의 부식, 열화성능, 기초자료 생산과 모형화
o 단계목표: 피복관 부식실험(건식저장 및 고온산화 조건), 부식열화모형개발, 하나로 1차조사 시편 분석
o 연구결과:
- 건식저장조건에서 Zr합금 산화: 산화막 없는 금속시편은 기존 측정자료와 잘일치. 그러나 모의 고연소 피복관 시편은 산화속도가 금속시편에 비해 1.5-2배 큼.
- 고수 산화조건에서 Zr합금 산화: 700-1200℃에서 공기=산소>공기-수증기 혼합기체>수증기 순으로 산화속도가

o 최종목표: 노외 및 연구로 조사실험을 통한 고연소도핵연료와 손상핵연료의 부식, 열화성능, 기초자료 생산과 모형화
o 단계목표: 피복관 부식실험(건식저장 및 고온산화 조건), 부식열화모형개발, 하나로 1차조사 시편 분석
o 연구결과:
- 건식저장조건에서 Zr합금 산화: 산화막 없는 금속시편은 기존 측정자료와 잘일치. 그러나 모의 고연소 피복관 시편은 산화속도가 금속시편에 비해 1.5-2배 큼.
- 고수 산화조건에서 Zr합금 산화: 700-1200℃에서 공기=산소>공기-수증기 혼합기체>수증기 순으로 산화속도가 큼.
- 피복관 금속내 용해수소 영향: 1000℃이하에서 산화가속 효과를 보임.
- CRUD 형성 연구: 배출용액을 분석하여 CRUD형성상황 추적. Zn효과를 측정.
- 하나로 1차 조사시편 분석: 중성자 조사로 인해 금속내 수소화물의 재배치, 조사중 산화막에 균열발생, 조사후 시편의 경도가 감소하는데 이는 ε상의 수소화물 형성으로 추정.

Abstract ▼

The final goals of this study are, to make database for the corrosion and the degradation properties of high burn-up fuels and defective fuels and to make models based on the database. The database is made through the experiments in both unirradiated and irradiated conditions. In this 2nd stage, the

The final goals of this study are, to make database for the corrosion and the degradation properties of high burn-up fuels and defective fuels and to make models based on the database. The database is made through the experiments in both unirradiated and irradiated conditions. In this 2nd stage, the goals are the corrosion (low and high temperatures) tests of Zr alloys, corrosion model development, CRUD characterization, and the analysis of the irradiated Zr alloys.
The results of this stage are as follows.
- Corrosion of Zr alloys under dry storage condition:
Air corrosion tests were done at 250 and 300℃. Simulated high BU claddings were corroded about 1.5-2 times faster than normal metal claddings.
- High temperature oxidation of Zr alloys:
Tests were done at 700-1200℃ under several different gas types.
The order of the oxidation rate: air = oxygen > air-steam mixture > steam
- CRUD characterization:
By the analysis of outlet water from the CRUD generator, different metal ions that make CRUD could be analyzed. Fe and B ions were main elements for CRUD formation. Zn seemed to reduce the amount of Ni and Co in CRUD.
- The analysis of the irradiated Zr alloy specimens in HANARO:
Zr alloy speciments were irradiated at CT hole up to 1,968MWD. The hydrides in the Ring specimen rearraged their position after irradiation. Several large cracks were observed in the oxide layer of the specimen. The hardness of the irradiated specimen decreased slightly.  phase of hydrides seemed to form during irradiation.
The results of this study can be applicable to the basic study of CRUD formation mechanism, oxidation mechanism of Zr alloys, then eventually to the formation of database on high burnup fuels.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요 약 문 ... 4
• ABSTRACT ... 7
• Table of Contents ... 8
• 목 차 ... 9
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 11
• 1절. 연구개발 기술의 경제적, 산업적 중요성 ... 11
• 2절. 연구개발 기술의 필요성 ... 11
• 3절. 연구개발 기술의 목적, 범위 ... 13
• 제2장 국내외 기술 개발 현황 ... 14
• 1절. 국내 수준 ... 14
• 2절. 연구개발 실적 ... 14
• 제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 16
• 1절. 피복관 부식실험 ... 16
• 1. 시편 준비 ... 16
• 2. Zr 합금 피복관 부식관련 중요 이론 ... 19
• 3. Zr합금의 산화 ... 24
• 가. 건식저장 조건에서 Zr합금 산화 ... 24
• 나. 고온 산화조건에서 Zr합금 산화 ... 29
• 4. Zr합금 피복관 산화에서 수소화물의 영향 ... 51
• 5. Zr합금 피복관 산화분석을 위한 수치해석 모형 개발 ... 74
• 2절. CRUD 제조 및 분석 실험 ... 81
• 1. CRUD의 중요성 ... 81
• 2. 실험장치 및 실험방법 ... 82
• 3. 실험결과: Zn가 CRUD형성에 미치는 효과 ... 86
• 3절. 하나로 조사 시편 분석 ... 95
• 1. 조사시험의 중요성 ... 95
• 2. 하나로 조사시험 ... 95
• 3. 하나로 조사후 기계적 시험 결과 ... 97
• 4절. 실험 결과 요약 ... 105
• 제4장 목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 108
• 1절. 연구개발 목표의 달성도 ... 108
• 2절. 관련분야의 기여도 ... 109
• 제5장 연구개발 결과의 활용계획 ... 111
• 제6장 연구개발 과정에서 수집한 해외과학기술 정보 ... 112
• 제7장 참고문헌 ... 113
• 끝페이지 ... 121