초록 ▼

• 사고저항성 핵연료 피복관으로서 피복관의 고온산화 시 수소발생을 가장 효율적으로 억제시킬수 있는 방법으로 내산화 물질을 상용 피복관에 코팅하는 표면처리 개념을 집중적으로 개발함
• 내산화 물질의 후보소재로 정상 및 사고환경에서 내산화성이 매우 우수한 CrAl 합금 등을 설계하고 제조하였으며, CrAl 합금의 고온산화(1200℃, 수증기) 저항성이 1000배 우수함을 확인함
• 코팅층과 모재의 계면에 조성구배층을 만들어 접합력이 향상된 경사기능의 코팅기술을 개발(플라즈마 스프레이, 아크 이온 플레이팅, 3D 레이저 코팅

• 사고저항성 핵연료 피복관으로서 피복관의 고온산화 시 수소발생을 가장 효율적으로 억제시킬수 있는 방법으로 내산화 물질을 상용 피복관에 코팅하는 표면처리 개념을 집중적으로 개발함
• 내산화 물질의 후보소재로 정상 및 사고환경에서 내산화성이 매우 우수한 CrAl 합금 등을 설계하고 제조하였으며, CrAl 합금의 고온산화(1200℃, 수증기) 저항성이 1000배 우수함을 확인함
• 코팅층과 모재의 계면에 조성구배층을 만들어 접합력이 향상된 경사기능의 코팅기술을 개발(플라즈마 스프레이, 아크 이온 플레이팅, 3D 레이저 코팅 기술)하고, 지르코늄 소재의 고온 강도 향상을 위하여 레이저를 이용한 산화물분산강화(ODS) 처리기술을 세계 최초로 개발함
• 개발된 표면처리 기술을 적용하여 내산화 소재가 코팅된 노내외 성능평가용 피복관 시작품을 제작함(피복관 표면에 두께 100 μm 내외의 결함없는 내산화 코팅층이 형성된 길이 10~30 cm 튜브형 시작품 제작)
• 표면처리/코팅 피복관 시작품을 제조하고 소재 성능시험을 수행한 결과, 모든 성능이 기존 지르코늄 피복관 합금 대비 향상됨을 확인함
• 피복관 시작품에 대한 Integral LOCA 거동(내압인가, 급속가열, 고온산화, 급랭)을 평가한 결과,상용 피복관 대비 LOCA 사고안전성이 크게 향상되었고, 물리적 특성(열적거동, 정상상태 부식거동, 수소흡수거동) 및 기계적 특성(크리프, 마멸, 인장, 피로)의 우수한 물성이 확인됨
• 피복관 시작품에 대한 연구로 연소성능 시험이 노르웨이 Thor Energy와 협력하여 Halden 연구로(IFA-790 리그)에서 2015년 12월 착수되었고, 중간검사 결과(7.5 MWd/kgU, 150 days), 조사환경에서의 표면처리 코팅막의 건전성이 검증됨

( 출처 : 서지정보양식- 초록 256p )

Abstract ▼

• The concept of surface treatment was developed which can suppress hydrogen generation most effectively during high-temperature oxidation of claddings by forming an oxidation-resistant material on commercial claddings
• Oxidation-resistant materials were designed and developed as a candidate mat

• The concept of surface treatment was developed which can suppress hydrogen generation most effectively during high-temperature oxidation of claddings by forming an oxidation-resistant material on commercial claddings
• Oxidation-resistant materials were designed and developed as a candidate material for coating. It is notable that CrAl alloys revealed an excellent oxidation resistance in normal and accidental environments. (Resistance to high-temperature oxidation at 1200℃ in steam was 1000 times higher than that of commercial Zircaloy-4)
• A novel coating technology that improves the bonding strength by forming a composition gradient layer at the interface was developed, and oxide-dispersion-strengthening treatment technology using laser was developed for the first time in the world.
• Manufacture of cladding trial-products coated with oxidation-resistant material by applying the developed surface treatment technology for evaluation of out-of-pile and in-pile performance (10-30 cm trial-products with defect-free 100 μm coating)
• The developed surface-treated cladding was found to have an excellent performance than conventional Zr-based alloys.
• The evaluation of Integral LOCA behavior for the developed claddings revealed a significantly improved LOCA accident safety compared to commercial cladding, and the physical properties(thermal behavior, corrosion, hydrogen absorption) and mechanical properties (creep, abrasion, tensile, fatigue) were also greatly improved.
• Irradiation test of the developed cladding was launched in 2015 at Halden research reactor.
The integrity of the surface treated coating in the irradiation environment was verified with the interim test (7.5 MWd / kgU, 150 days).

( 출처 : BIBLIOGRAPHIC INFORMATION SHEET - Abstract 257p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 3
• 보고서 요약서 ... 5
• 요 약 문 ... 7
• SUMMARY ... 12
• CONTENTS ... 17
• 목차 ... 18
• 표목차 ... 19
• 그림목차 ... 20
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 26
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 31
• 제1절 사고저항성 핵연료 피복관의 개념 및 기술 ... 33
• 제2절 사고저항성 핵연료 피복관의 성능 평가 ... 39
• 제3절 해외 사고저항성 핵연료 피복관 개발 프로그램 ... 40
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 44
• 제1절 사고저항성 수소억제 후보소재 성능 평가 ... 46
• 제2절 표면처리 피복관 단위 제조기술 개발 ... 67
• 제3절 하이브리드 피복관 단위 제조기술 개발 ... 101
• 제4절 사고저항성 피복관 시작품 제조 기술 ... 125
• 제5절 사고저항성 피복관 시작품 사고거동 종합평가 ... 154
• 제6절 사고저항성 피복관 시작품 노내외 물성 평가 ... 182
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 209
• 제1절 연구개발목표의 달성도 ... 211
• 제2절 관련 분야에의 기여도 ... 217
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 218
• 제1절 추가연구의 필요성 ... 220
• 제2절 타연구에의 응용 ... 221
• 제3절 기업화 추진방안 ... 221
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 222
• 제7장 연구개발결과의 보안등급 ... 226
• 제8장 연구장비의 구축 및 활용 결과 ... 228
• 제9장 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전 조치 ... 235
• 제10장 참고문헌 ... 239
• 부 록 ... 243
• 서지정보양식 ... 256
• BIBLIOGRAPHIC INFORMATION SHEET ... 257
• 끝페이지 ... 258