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[국가R&D연구보고서] 제4세대 소듐냉각 고속로 핵심기반기술개발
Development of Basic Key Technologies for Gen IV SFR 원문보기

보고서 정보
주관연구기관 한국원자력연구원
Korea Atomic Energy Research Institute
연구책임자 김영일
참여연구자 김영균 , 문기환 , 송태길 , 원병출 , 이동욱 , 장문희 , 장진욱 , 조충호 , 하지훈 , 한도희 , 김상지 , 김영인 , 박원석 , 배인호 , 백민호 , 송훈 , 유재운 , 윤성환 , 이기복 , 임재용 , 주형국 , 최선락 , Pham Nhu Viet Ha , 이찬복 , 강권호 , 고영모 , 김관현 , 김기환 , 김대환 , 김선기 , 김성우 , 김성호 , 김수성 , 김준환 , 김태규 , 김학노 , 김희문 , 류호진 , 박근일 , 박승재 , 박장진 , 백종혁 , 서철교 , 손재민 , 송기찬 , 양용식 , 오석진 , 우윤명 , 이도연 , 이병운 , 이윤상 , 이정원 , 이종탁 , 장세정 , 장진성 , 정연호 , 조광훈 , 천진식 , 한창희 , 김성오 , 최석기 , 김의광 , 성승환 , 차재은 , 어재혁 , 한지웅 , 이태호 , 박수기 , 이규일 , 김정택 , 황인구 , 박재창 , 이현철 , 이용희 , 이정운 , 박원만 , 송철화 , 권태순 , 최기용 , 박현식 , 김종범 , 이재한 , 주영상 , 이형연 , 구경회 , 김석훈 , 박창규 , 배진호 , 정해용 , 강석훈 , 김길유 , 김태운 , 박수용 , 석수동 , 이귀림 , 장원표 , 하귀석 , 한상훈 , 이용범 , 김병호 , 김종만 , 김태준 , 김희령 , 남호윤 , 소동섭 , 정지영 , 최병해 , 최종현 , 김동훈 , 김정택 , 박기용 , 이철권 , 장통일 , 천세영 , 허섭
보고서유형2단계보고서
발행국가대한민국
언어 한국어
발행년월2012-04
주관부처 교육과학기술부
Ministry of Education and Science Technology(MEST)
연구관리전문기관 교육과학기술부
Ministry of Education and Science Technology
등록번호 TRKO201800000512
DB 구축일자 2018-11-10
키워드 액체금속로.소듐냉각 고속로.사용후핵연료.연소로.풀형 원자로.고속중성자.금속연료.고유안전성.소듐.Liquid Metal Reactor.Sodium-cooled Fast Reactor.Spent Fuel.Burner.Pool-type Reactor.Fast Neutron.Metal Fuel.Inherent Safety.Sodium.
DOI https://doi.org/10.23000/TRKO201800000512

초록

○ 제4세대 소듐냉각 고속로 고유개념 개발
- 고유 노심 및 계통 개념설정
- 핵변환로 노심 예비개념 설정
- 고유개념 실증로 개념설계

○ 선진기술 개발 및 검증
- 경제성 향상 기술 개발
- 안전성 입증 실험 기반 구축
- 금속연료 기본기술 개발

○ 기반기술 검증
- 고유전산코드 개발 및 예비검증
- 소듐기술 개발

(출처 : 보고서 요약서 6p)

Abstract

IV. Results of the Research and Development

○ Development of Advanced Concepts for Gen IV SFR
· Conceptual Design of Demonstration Reactor
- Establishment of design criteria: To achieve Gen IV SFR technology goals such as sustainability, safety and proliferation resistance, top-tier des

목차 Contents

  • 표지 ... 1
  • 제4세대 소듐냉각 고속로 핵심기반기술개발 ... 2
  • 제 출 문 ... 5
  • 보고서 요약서 ... 6
  • 요 약 문 ... 7
  • SUMMARY ... 15
  • CONTENTS ... 23
  • 목차 ... 25
  • 표목차 ... 27
  • 그림목차 ... 28
  • 제1장 연구개발과제의 개요 ... 32
  • 제1절 연구개발의 필요성 ... 32
  • 제2절 연구개발 목표 및 내용 ... 34
  • 1. 최종목표 ... 34
  • 2. 단계 목표 및 내용 ... 34
  • 제2장 국내·외 기술개발 현황 ... 42
  • 제1절 국외 기술개발 현황 ... 42
  • 제2절 국내 기술개발 현황 ... 44
  • 제3절 국내·외 기술개발 현황에서 차지하는 위치 ... 46
  • 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 52
  • A. 1단계('07~'09) 연구개발수행 내용 및 결과 ... 52
  • 제1절 제4세대 소듐냉각 고속로 고유개념 설정 ... 52
  • 1. 고유개념 설정 ... 52
  • 제2절 선진기술 개발 ... 60
  • 1. 경제성 향상 선진기술 개발 ... 60
  • 2. 안전성 입증 기반실험 ... 65
  • 3. 금속연료심/신피복재 제조 원천기술 확보 ... 66
  • 제3절 국내 기반기술 개발 ... 69
  • 1. 전산코드 고유화 ... 69
  • 2. 설계기준사고 해석 방법론 개발 ... 73
  • 3. 기술 및 품질 관리 ... 75
  • 4. 소듐기술 개발 ... 77
  • B. 2단계('10~'11) 연구개발수행 내용 및 결과 ... 81
  • 제1절 제4세대 소듐냉각 고속로 고유개념 개발 ... 81
  • 1. 고유개념 실증로 개념설계 ... 81
  • 제2절 선진기술 개발 및 검증 ... 104
  • 1. 경제성 향상 선진기술 개발 ... 104
  • 2. 안전성 입증 실험기반 구축 ... 107
  • 3. 금속연료 기본기술 개발 ... 115
  • 제3절 기반기술 검증 ... 121
  • 1. 고유전산코드 개발 및 예비검증 ... 121
  • 2. 소듐기술 개발 ... 126
  • 제4장 목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 130
  • 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 146
  • 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외 과학정보 ... 148
  • 제7장 연구시설·장비 현황 ... 164
  • 제8장 참고문헌 ... 166
  • 기술개발 종합 ... 172
  • 제 출 문 ... 174
  • 보고서 요약서 ... 175
  • 요 약 문 ... 176
  • SUMMARY ... 180
  • CONTENTS ... 184
  • 목차 ... 186
  • 표목차 ... 188
  • 그림목차 ... 189
  • 제1장 연구개발과제의 개요 ... 191
  • 제1절 연구개발의 목적 및 필요성 ... 191
  • 1. 연구개발의 목적 ... 191
  • 2. 연구개발의 필요성 ... 191
  • 제2절 연구개발의 범위 ... 192
  • 1. 1단계('07년-'09년) ... 192
  • 2. 2단계('10년-'11년) ... 193
  • 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 194
  • 1. 국외 기술개발 현황 ... 194
  • 2. 국내 기술개발 현황 ... 195
  • 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 197
  • A. 1단계('07~'09) 연구개발수행 내용 및 결과 ... 197
  • 제1절 제4세대 소듐냉각 고속로 고유개념 설정 ... 197
  • 1. 고유개념 설정 ... 197
  • 가. 상위설계 요건 설정 및 보완 ... 197
  • 나. 기술체계도 작성 및 보완 ... 201
  • 다. 고유개념 설정 ... 202
  • 라. 가상현실기법 도입·정립 및 기기배치 예비평가 ... 203
  • 2. 지속성, 경제성, 안전성, 핵확산 저항성 평가 ... 205
  • 가. 고유개념의 경제성 예비평가 ... 205
  • 나. 노형 예비평가 ... 205
  • 3. 시나리오 연구 ... 207
  • 가. 연소 및 발전기능 도입시나리오 분석 ... 207
  • 나. 연소로 및 자체순환로 도입효과 분석 ... 208
  • 다. 국내 최적 노형혼합 도입시나리오 분석 ... 210
  • 4. 기술 및 품질 관리 ... 214
  • 가. 국내 및 국제공동연구 기술개발 종합 ... 214
  • 나. 품질관리 ... 215
  • 다. 데이터베이스 구축 ... 217
  • 라. 해외 인허가 요건 검토 ... 217
  • B. 2단계('10~'11) 연구개발수행 내용 및 결과 ... 219
  • 1. 실증로 설계종합 ... 219
  • 가. 실증로 설계기준 작성 ... 219
  • 나. 분야간 역무작성(Scope of Engineering, SOE) ... 220
  • 다. 설계간 연계업무 총괄 ... 222
  • 라. 국내 고속로 인허가기술 개발 검토 ... 228
  • 마. 표준설계 추진기획 ... 229
  • 2. 공정 및 프로젝트 관리 ... 245
  • 가. 공정관리 ... 245
  • 나. 국내외 협력관리 총괄 ... 255
  • 다. 국내외 고속로 개발정책동향 분석 ... 256
  • 3. 품질 관리 및 보증 ... 257
  • 가. 설계/연구개발 절차서 개정·보완 ... 257
  • 나. 설계 품질 관리 및 모니터링 ... 258
  • 다. 품질보증 평가 및 관리 ... 259
  • 라. 개념설계 통합 데이터베이스 구축·운영 ... 261
  • 4. 경제성 평가 ... 261
  • 가. 소듐냉각 고속로 경제성평가모델 G4-ECONS 개선 ... 261
  • 나. 실증로 경제성 평가용 데이터베이스 구축 ... 262
  • 다. 실증로 경제성 예비평가 ... 272
  • 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 285
  • 제1절 단계목표 및 달성도 ... 285
  • 1. 1단계 ('07년-'09년) ... 285
  • 2. 2단계 ('10년-'11년) ... 287
  • 제2절 관련분야에의 기여도 ... 289
  • 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 290
  • 제1절 연구개발결과의 활용계획 ... 290
  • 제2절 추가연구의 필요성 ... 290
  • 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 291
  • 제7장 연구시설·장비 현황 ... 293
  • 제8장 참고문헌 ... 294
  • 노심 핵심기반기술 개발 ... 298
  • 제 출 문 ... 300
  • 보고서 요약서 ... 301
  • 요 약 문 ... 302
  • SUMMARY ... 310
  • CONTENTS ... 319
  • 목차 ... 322
  • 표목차 ... 325
  • 그림목차 ... 327
  • 제1장 연구개발과제의 개요 ... 331
  • 제1절 연구개발의 필요성 ... 331
  • 제2절 연구개발 목표 및 내용 ... 333
  • 1. 최종목표 ... 333
  • 2. 1단계 목표 및 내용 ... 333
  • 3. 2단계 목표 및 내용 ... 336
  • 제2장 국내·외 기술개발 현황 ... 339
  • 제1절 국외 기술개발 현황 ... 339
  • 제2절 국내 기술개발 현황 ... 341
  • 제3절 국내·외 기술개발 현황에서 차지하는 위치 ... 342
  • 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 345
  • 제1절 고유개념 설정 ... 345
  • 1. 제4세대 소듐냉각 고속로 고유 노심개념 설정 ... 345
  • 가. 경제성 및 안전성 향상 후보노심 모형 생산 ... 345
  • 나. 후보노심모형 성능 분석 ... 347
  • 다. 노심모형 최적화 ... 349
  • 라. 후보노심 모형의 핵확산 저항성 지수 평가 ... 350
  • 2. TRU 연소로 고유 노심 예비개념설정 ... 353
  • 가. TRU 연소로 전환비 변경 분석 ... 353
  • 나. TRU 연소로 출력 변경 분석 ... 355
  • 다. 노심 예비개념 타당성 평가 ... 356
  • 라. 최적 핵주기 선정 ... 358
  • 제2절 기반기술 개발 ... 359
  • 1. 유효단면적 생산체제 검증 ... 359
  • 가. DIF3D 코드 이용 BFS-73-1 MA 표본 임계실험 분석 ... 359
  • 나. 몬테칼로 코드 이용 BFS-73-1 MA 표본 임계실험 분석 ... 360
  • 다. BFS-73-1 MA 표본 임계실험 수치적 벤치마크 계산 ... 361
  • 2. 노심설계 전산코드 고유화 ... 364
  • 가. 대용량 노심설계를 위한 코드 구조 개선 ... 364
  • 나. REBUS-3 코드 개선 ... 366
  • 다. 노심설계 전산코드 예비 검증 ... 367
  • 제3절 제 4세대 소듐냉각 고속로 고유개념 개발 ... 368
  • 1. 실증로 노심 개념설계 ... 368
  • 가. 노심개념 개발 ... 368
  • 나. U/TRU 노심 변경연구 ... 371
  • 다. 노심 개념설계 최적화 ... 376
  • 라. 실증로/참조노심 핵특성 유사성 평가 ... 377
  • 마. 원형로 출력 용량 예비 평가 ... 379
  • 바. 감마선 가열 해석기술개발 ... 383
  • 사. 재료손상 평가 ... 385
  • 아. 초기/천이 주기 노심 핵설계 자동화 ... 391
  • 자. 노외 계측기 위치선정 평가 ... 394
  • 차. 섭동이론 코드 PERT-K 개선 ... 398
  • 제4절 기반기술 검증 ... 402
  • 1. 단면적 라이브러리 보정기술 개발 ... 402
  • 가. 단면적 라이브러리 요건 설정 ... 402
  • 나. 단면적 라이브러리 보정 방법론 개발 ... 405
  • 다. 단면적 라이브러리 보정 전산코드 개발 ... 407
  • 라. 단면적 라이브러리 보정을 위한 공분산 현황 조사 및 생산 ... 408
  • 마. 공개 노물리 실험 분석 및 유사성 판정 ... 413
  • 바. 보정 단면적 라이브러리 생산 및 평가 ... 419
  • 2. 노심 열유체 불확실도 평가 방법론 개발 ... 419
  • 가. 고온열수로계수 평가절차 수립 ... 420
  • 나. 노심 열유체 불확실도 계산모듈 개발 ... 423
  • 다. 실증로 노심 열유체 개념설계 최적화 ... 428
  • 라. 실증로 후보노심 열유체 유동 특성 분석 ... 433
  • 3. 노물리 실험 ... 437
  • 가. 저전환비 노심 노물리 실험 ... 437
  • 나. 고전환비 노심 노물리 실험 요건 설정 및 예비 분석 ... 456
  • 제4장 목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 460
  • 제 1 절 1단계 연구 목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 460
  • 제 2 절 2단계 연구 목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 466
  • 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 470
  • 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 473
  • 제7장 연구시설·장비 현황 ... 474
  • 제8장 참고문헌 ... 475
  • 핵연료 핵심기반기술 개발 ... 478
  • 제 출 문 ... 479
  • 보고서 요약서 ... 480
  • 요 약 문 ... 481
  • SUMMARY ... 488
  • CONTENTS ... 496
  • 목차 ... 499
  • 표목차 ... 502
  • 그림목차 ... 503
  • 제1장 연구개발과제의 개요 ... 506
  • 제 1 절 연구개발의 목표 ... 506
  • 제 2 절 연구개발의 필요성 ... 507
  • 제 3 절 연구개발의 내용 및 범위 ... 509
  • 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 511
  • 제 1 절 기술현황 ... 511
  • 제 2 절 기술격차 ... 514
  • 제3장 연구개발 내용 및 결과 ... 516
  • 제1절 금속연료 제조 및 미세조직 최적화 ... 516
  • 1. 개요 ... 516
  • 2. 용해주조로 설계 ... 516
  • 3. 금속연료 제조 기술자료 수집 및 분석 ... 517
  • 4. 용해주조 기초기술 개발 ... 518
  • 5. 금속연료심 제조기기 설계 및 제작 ... 518
  • 6. 금속연료심 재료물성 예비 시험 ... 519
  • 7. 용해주조 기초기술 확보 ... 519
  • 8. 조사시험용 축소시편 제작 ... 520
  • 9. 금속연료심 재료물성 시험 및 평가 ... 521
  • 10. 용해주조로 제작 ... 522
  • 11. 요약 ... 523
  • 제2절 신피복재 성능평가 ... 524
  • 1. 개요 ... 524
  • 2. 피복관 열 및 기계물성 자료 수집 및 분석 ... 524
  • 3. 피복재 합금 1차 후보군 도출 및 시험 제조 ... 524
  • 4. 피복재와 소듐 양립성 시험장치 설계/제작 ... 525
  • 5. 후보 피복재 고온 크리프, 인장/충격 특성 시험 및 평가 ... 525
  • 6. 피복재 합금 2차 후보군 도출 및 시험 제조 ... 526
  • 7. 신피복재 고온 크리프 특성 시험 및 평가 ... 526
  • 8. 신피복재 합금 재료 규격 선정 ... 527
  • 9. 신피복재와 소듐의 양립성 시험 ... 528
  • 10. 피복재 고온 크리프시험 장치 설치 ... 529
  • 11. 요약 ... 529
  • 제3절 MA 함유 금속연료 성능평가 ... 530
  • 1. 개요 ... 530
  • 2. 금속핵연료심/피복재 상호반응 예비평가 ... 530
  • 3. 집합체 휨 및 연료봉 다발 굽힘 변형 평가 ... 531
  • 4. MA 함유 금속연료 열전도도 모델개발 ... 531
  • 5. 연료봉 다발 굽힘 및 접촉 변형 모델 개발 ... 532
  • 6. MA함유 원소재분배 모델 개발 ... 532
  • 7. 고속로 조건 하나로 조사시험 캡슐 설계 ... 533
  • 8. 금속핵연료심/피복재 상호반응 노외 시험장치 설계 ... 533
  • 9. MA 함유 금속핵연료 핵분열기체방출 모델 개발 ... 534
  • 10. MA 함유 핵연료 예비성능 평가 ... 534
  • 11. 금속연료 하나로 조사시험 캡슐 제작 ... 534
  • 12. 금속핵연료심/피복재 상호반응 시험장치 제작 ... 535
  • 13. 요약 ... 535
  • 제4절 실증로 금속연료 개념설계 ... 536
  • 1. 개요 ... 536
  • 2. 금속연료 열기계적 인자 평가 ... 536
  • 3. 금속연료 설계인자 생산 ... 537
  • 4. 요약 ... 541
  • 제5절 금속연료심 제조 기본기술 확보 ... 542
  • 1. 개요 ... 542
  • 2. 금속연료심 제조 및 미세구조 분석 ... 542
  • 3. 금속연료심 재료물성 시험 및 평가 ... 544
  • 4. 금속연료심 표면 검사기술 개발 ... 546
  • 5. 금속연료심 제조공정 개발 ... 546
  • 6. 금속연료심 내부결함 검사기술 개발 ... 548
  • 7. 금속연료봉 예비 제조 ... 550
  • 8. 요약 ... 552
  • 제6절 피복관 제조 기본기술 개발 ... 553
  • 1. 개요 ... 553
  • 2. 피복관 예비시제품 제조 ... 553
  • 3. 피복재 성능시험 ... 554
  • 4. 피복관 시험장치 제작 ... 557
  • 5. 피복관 예비시제품 성능평가 ... 557
  • 6. 피복재 성능시험 및 평가 ... 559
  • 7. 피복관 제조 공정변수 평가 ... 560
  • 8. 요약 ... 562
  • 제7절 금속연료 성능평가 ... 563
  • 1. 개요 ... 563
  • 2. 금속연료심/피복재 상호반응 시험 ... 563
  • 3. 금속연료 하나로 조사시험 ... 564
  • 4. 금속연료심/피복관 상호반응 시험 및 평가 ... 567
  • 5. MA 함유 금속연료 성능분석 코드(a버전) ... 568
  • 6. 금속연료 하나로 조사시험 및 조사후시험 ... 568
  • 7. 요약 ... 569
  • 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 570
  • 제 1 절 연구목표의 달성도 및 착안점 ... 570
  • 제 2 절 관련분야에 기여도 ... 575
  • 제5장 연구개발 결과의 활용계획 ... 577
  • 제 1 절 추가연구의 필요성 ... 577
  • 제 2 절 연구결과의 활용방안 및 기대성과 ... 577
  • 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외 과학기술 정보 ... 579
  • 제7장 연구시설·장비 현황 ... 582
  • 제8장 참고문헌 ... 583
  • 끝페이지 ... 587

연구자의 다른 보고서 :

참고문헌 (25)

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