초록 ▼

본 연구의 목적은 노심과 안전시스템 및 발전시스템을 전체를 하나의 모듈로 하여 운송 가능한 크기의 일체형 원자로 개념을 개발하는 데 있음.
- 노심은 20년 이상 재장전 없이 운전되는 장주기로 설계하였으며 크기는 반경 47cm, 높이는 1.2m이고 드럼형 제어봉과 Replaceable Fixed Absorber를 적용하여 과잉 반응도를 제어함.
- 초임계 이산화탄소 단순 복열 브레이튼 사이클을 사용하여 공랭식 발전을 하며 효율은 34%, 전력출력 12MWe를 달성하게 설계.
- 완전히 피동으로 작동되는 잔열제거 시스

본 연구의 목적은 노심과 안전시스템 및 발전시스템을 전체를 하나의 모듈로 하여 운송 가능한 크기의 일체형 원자로 개념을 개발하는 데 있음.
- 노심은 20년 이상 재장전 없이 운전되는 장주기로 설계하였으며 크기는 반경 47cm, 높이는 1.2m이고 드럼형 제어봉과 Replaceable Fixed Absorber를 적용하여 과잉 반응도를 제어함.
- 초임계 이산화탄소 단순 복열 브레이튼 사이클을 사용하여 공랭식 발전을 하며 효율은 34%, 전력출력 12MWe를 달성하게 설계.
- 완전히 피동으로 작동되는 잔열제거 시스템을 설계하여 피복관 건전성 유지.
- 전체 모듈의 크기는 직경 3.8m, 길이 7.0m이며 무게는 155ton 수준으로 한 번에 이송이 가능하게 설계.
- 시스템 해석 코드를 이용하여 사고 시나리오를 상정하여 안전해석 수행

Abstract ▼

Ⅳ. Results of Research and Development
A long-life (20years) reactor core needless of fuel reload was designed. The core is compact and lightweight so that it can be contained in one module with power conversion unit. The active core radius is 47 cm, and active height is 1.2m. The total radius in

Ⅳ. Results of Research and Development
A long-life (20years) reactor core needless of fuel reload was designed. The core is compact and lightweight so that it can be contained in one module with power conversion unit. The active core radius is 47 cm, and active height is 1.2m. The total radius including reflector and shield is 90 cm. It utilizes UN and UC fuel with drum type control rods. Excessive reactivity was controlled by adopting the Replaceable Fixed Absorber (RFA). Also, assessment of shielding capability of the core and system was performed. Complete passive decay heat removal (DHR) system was designed. DHR system is composed with two Shell & Tube type heat exchangers with 430kW of heat removal capability. In addition, the research team measured pressure drop in the wire-wrap type fuel subchannel.
Designed reactor system can be transported by ground way or seaway. The total module size is 3.8m in diameter, and 7.0m in length. Total weight is 155ton, approximately. Supercritical CO2 simple recuperated Brayton cycle was used as a power conversion system. It has 34% of net cycle efficiency, producing 12MWe electricity. A air-cooling capability with active or passive cooling was proposed. A transient analysis platform based on the GAMMA+ code was constructed. Also, postulated accident scenarios were examined with this transient platform.
(출처: Summary 6p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 한글 요약서 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 목차 ... 7
• CONTENTS ... 9
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 12
• 제1절 연구개발의 필요성 ... 12
• 제2절 연구개발 범위 및 목표 ... 16
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 17
• 제1절 국내 기술개발 현황 ... 17
• 제2절 국외 기술개발 현황 ... 22
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 28
• 제1절 초소형 모듈원전 계통 설계 ... 28
• 1. 전력생산계통 설계 ... 28
• 2. 터보기기 탈설계점 성능예측코드 개발 ... 41
• 3. PCHE 상관식 개발 ... 50
• 4. 최종 사이클 설계점 수정 ... 72
• 제2절 장주기 초소형 원자로 노심개념 최적화 연구 ... 74
• 1. 장주기 초소형 원자로 예비 개념 도출 (1차년도) ... 74
• 2. 장주기 초소형 원자로 개념의 최적화 (2차년도) ... 80
• 3. 장주기 초소형 원자로 최종개념 ... 83
• 제3절 노심 열수력 특성 해석 및 열설계 ... 94
• 1. 노심 열수력 특성 해석 ... 94
• 2. 해석 결과 ... 100
• 제4절 피동잔열제거계통 설계 및 평가 ... 109
• 1. 피동잔열제거계통 성공전략 ... 109
• 2. 피동잔열제거계통 설계개념 ... 110
• 3. 냉각재계통 열용량 평가 ... 118
• 4. 피동잔열제거계통 열교환기 최적화 설계 ... 123
• 5. 피동잔열제거계통 축소실험 수행 ... 128
• 제5절 원자로 차폐성능 평가 및 폐기물 평가 ... 131
• 1. 최적화된 모듈원전의 차폐 및 폐기물 ... 131
• 2. 초소형 모듈원전 노심 주변기기의 방사화 ... 131
• 3. 모듈원전 차폐체에 따른 주변기기의 비방사능 평가 ... 134
• 4. 모듈원전 차폐성능 평가 ... 141
• 제6절 원자로 시스템 설계 평가 ... 144
• 1. 원자로 시스템 설계 요약 ... 144
• 2. 전체 시스템의 열 손실 및 질량 추정 ... 145
• 3. 기기 배치 및 레이아웃 최적화 ... 149
• 제7절 과도상태 노심 특성 분석 및 과도상태 해석 ... 158
• 1. GAMMA+ 코드를 이용한 일차계통 천이해석 플랫폼 구축 ... 158
• 2. 사고 시나리오 및 안전기준 선정 ... 161
• 3. GAMMA+ 코드를 이용한 초소형 모듈원전 모사 ... 164
• 4. 발전소정전사고 결과: Station BlackOut (SBO) ... 167
• 5. 냉각재상실사고 결과: Loss Of Coolant Accident (LOCA) ... 176
• 6. 사고해석 평가 ... 185
• 7. 부분부하 운전 ... 185
• 제8절 초소형 모듈원전 경제성 분석 ... 187
• 1. 초소형 모듈원전 건설비용 및 발전단가 비교 ... 187
• 2. 재생 가능한 에너지원과의 비교 ... 188
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 190
• 제1절 목표 달성도 ... 190
• 제2절 관련분야에의 기여도 ... 195
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 196
• 제1절 초소형 모듈원전 계통 설계 ... 196
• 제2절 초소형 원자로 장주기 노심개념 ... 196
• 제3절 피동잔열제거계통 설계 ... 197
• 제4절 과도상태 노심 특성 분석 및 해석 ... 197
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 198
• 제7장 연구장비의 구축 및 활용 결과 ... 206
• 1. PCHE 예냉각기 실험장치 (3천만원을 넘지 않는 연구장비) ... 206
• 2. 초임계 이산화탄소 노심 압력강하 측정장치 ... 208
• 제8장 참고문헌 ... 210
• 끝페이지 ... 214