초록 ▼

(1단계) 본 과제는 핵연료주기 시스템 종합평가와 trade-off 분석을 통한 최적 파이로 연계주기 도출과 한미공동연구와 파이로 기술개발의 통합적 관리를 통한 파이로의 기술적 타당성 확보를 최종연구목표로 한다. 아래 4가지 분야를 선정하여 1단계에서는 핵주기시스템 분석 기반을 확보하고 실험실규모 파이로 공정을 실증하였다.

- 핵연료주기 시스템 종합평가 : 핵연료주기 종합평가를 위한 자료생산과 예비 종합평가를 수행하고 핵주기 종합평가 코드를 개발함.

- 파이로시설 모델링 및 시뮬레이션 : 파이로 시설수준 모

(1단계) 본 과제는 핵연료주기 시스템 종합평가와 trade-off 분석을 통한 최적 파이로 연계주기 도출과 한미공동연구와 파이로 기술개발의 통합적 관리를 통한 파이로의 기술적 타당성 확보를 최종연구목표로 한다. 아래 4가지 분야를 선정하여 1단계에서는 핵주기시스템 분석 기반을 확보하고 실험실규모 파이로 공정을 실증하였다.

- 핵연료주기 시스템 종합평가 : 핵연료주기 종합평가를 위한 자료생산과 예비 종합평가를 수행하고 핵주기 종합평가 코드를 개발함.

- 파이로시설 모델링 및 시뮬레이션 : 파이로 시설수준 모델을 개발하여, 공정연계물량분석, 시설 장치/장비 규모 산정과 비용평가를 수행함.

- 파이로 기술 종합관리 : 파이로 기술 연계 시스템과 더불어 핵연료주기 종합관리 시스템을 구축함.

- 한.미 공동연구 핵심기술개발 : 미국 INL 소유 핫셀에서 사용후핵연료(BR-3)를 이용하여 전해환원, 전해정련, 전해제련 실험(30g/batch)을 수행하여 그 실험데이터를 확보하고, kg/batch 규모의 일관공정장치를 설계함.

(2단계) 파이로 종합관리 기술을 개발하기 위해
1) KAPF 건설 사업 수행을 위한 기본공정표, 종합공정표 및 진도계획을 개발하였으며, 사업 관리체계를 수립하여 우선적으로 추진하여야 할 사업 추진분야를 제시하였고, 엑셀 기반의 PPA 모델을 개발하여 기술수준 확인과 기술방향 및 누락 또는 격차기술의 파악에 활용되도록 하였다.

2) KAPF 추진 타당성을 평가하기 위한 예비타당성(사전부합성) 평가체제를 설계·구축하였으며, 이를 통한 파이로 사전부합성(실효성, 경제성, 안전성, 안전조치성) 평가를 수행하고 총괄하여 사전부합성 보고서 4건을 생산하여 예비타당성이 있음을 확인하였다.

3) 파이로 전해 공정들은 방사능 환경뿐만 아니라 고온 용융염 전해질의 매체로 운전되므로 매우 고비용의 실험 조건이 요구된다. 전기화학 분극과 전달현상의 기본 이론에 기초하여 전산모델 기반의 핵심 전해공정의 시스템 설계개념을 제안하였다.

4) 핵연료주기 시스템 종합평가 방법론을 구축하였으며, 직접처분주기와 파이로-고속로 주기에 대해 자원활용성, 폐기물 관리성, 경제성, 핵확산저항성, 기술성립성을 종합평가 하였다. 평가기준의 정량화를 위해 동적모델을 기반으로 물질흐름을 계산하였고, 모델 및 평가 툴을 MATLAB에 구축하여 활용범위를 넓혔다.

(출처 : 서지정보양식 517p)

Abstract ▼

(Phase 1: 2012.03.01. - 2015.02.28.)
The goal of this project is to obtain the optimum pyro-coupled fuel cycle through the comprehensive evaluation of nuclear fuel cycle and the trade-off analysis, and to secure technological feasibility of the pyro technology through the integrated management of

(Phase 1: 2012.03.01. - 2015.02.28.)
The goal of this project is to obtain the optimum pyro-coupled fuel cycle through the comprehensive evaluation of nuclear fuel cycle and the trade-off analysis, and to secure technological feasibility of the pyro technology through the integrated management of the ROK-US joint research and the development of pyro technology. In the first stage, we selected the following four fields to secure the basis for the nuclear fuel cycle system analysis and demonstrated the lab-scale pyrolysis process.

- Comprehensive Evaluation of the Nuclear Fuel Cycle System: Produced data for for the comprehensive evaluation of the nuclear fuel cycle system, performed the preliminary comprehensive evaluation, and developed a comprehensive evaluation code for the nuclear fuel cycle.

- Pyro Facility Modeling and Simulation: Developed pyro facility level model, and performed the analysis of process quantity, an estimation of the facility equipment/equipment size, and a cost evaluation.

- Integrated Pyro Technology Management: Established a pyro technology linkage system and a integrated nuclear fuel cycle management system.

- Development of Core Technologies in ROK-US Joint Research: Obtained experimental data through electrolytic reduction, electro-refining and electro-winning (30g/batch) with spent nuclear fuel (BR-3) at hot-cell in US INL, and designed the integrated kg/batch scale process equipment.

(Phase 2: 2015.03.01. - 2017.02.28.)
In order to develop pyro integrated management technology,
1) the milestone and the overall schedules including progress plan for KAPF project were developed.
The project management system was established and the process areas to be promoted first were suggested. The Excel-based PPA model was developed for identification of the technology level, R&D direction, and blank or gap technologies.

2) For the feasibility evaluation of KAPF promotion, KAPF promotion feasibility evaluation system is constructed and strategy is developed for the direction of the evaluation system. Preliminary feasibility evaluation system is constructed and a preliminary assessment of the feasibility on the effectiveness, economy, safety, safeguardability is performed. Based on this, 4 preliminary feasibility evaluation report were published. It concludes that future pyro-SFR cycle could be deployed effectively with economical viability.

3) The pyrochemical process operated using a high-temperature molten salt electrolyte is cost intensive since experiments are implemented under a radioactive environment. We have proposed the system design concepts of main electrochemical processes based on the computational models of the underlying electrochemical polarization and transport phenomena.

4) A nuclear fuel cycle system evaluation methodology has been constructed. Resource utilization, waste treatment, economics, proliferation resistance, and technical feasibility were evaluated for once-through cycle and pyro-SFR cycle. The mass flow were calculated based on a dynamic model to quantify the evaluation criteria, and the model and evaluation tool were constructed in MATLAB to enhance applicability.


(출처 : BIBLIOGRAPHIC INFORMATION SHEET 518p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 보고서 요약서 ... 3
• 요 약 문 ... 5
• SUMMARY ... 21
• CONTENTS ... 39
• 목차 ... 42
• 표목차 ... 51
• 그림목차 ... 56
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 65
• 제1절 연구개발 목적 및 필요성 ... 67
• 1. 연구개발의 목적 ... 67
• 2. 연구개발의 필요성 ... 67
• 제2절 연구 범위 ... 69
• 1. 파이로 R&D 종합관리 시스템 ... 69
• 2. KAPF 추진 타당성 평가 ... 70
• 3. KAPF 물질흐름도 및 핵심전해공정 M&S ... 71
• 4. 파이로 연계 핵연료주기 예비평가 ... 74
• 제2장 국내외 기술 개발 현황 ... 77
• 제1절 파이로 R&D 종합관리 시스템 ... 79
• 1. 사업관리 체계구축 ... 79
• 2. 파이로 기술관리 체계 및 성과 관리 ... 82
• 제2절 KAPF 추진 타당성 평가 ... 95
• 1. 파이로 기술개발의 배경 ... 95
• 2. 핵연료주기 시스템 분석 및 경제성 평가 ... 96
• 3. 국내외 기술 개발 현황 ... 97
• 제3절 KAPF 물질흐름도 및 핵심전해공정 M&S ... 101
• 1. 국외 ... 101
• 2. 국내 ... 103
• 제4절 파이로 연계 핵연료주기 예비 평가 ... 107
• 1. 핵연료주기 평가기준 선정 ... 107
• 2. 가중치 설정 방법론 ... 107
• 3. 다기준 의사결정 방법론 ... 113
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 117
• 제1절 파이로 R&D 종합관리 시스템 ... 119
• 1. 종합사업추진 계획 ... 119
• 2. 파이로 기술체계 및 성과관리 ... 156
• 3. 공정기술간 연계 분석 ... 165
• 제2절 KAPF 추진 타당성 평가 ... 171
• 1. 개요 ... 171
• 2. 파이로-고속로 연계주기 시나리오 분석 ... 172
• 3. 파이로-고속로 연계주기 폐기물량 분석 ... 186
• 4. 파이로-고속로 연계주기 경제성 분석 ... 199
• 5. 파이로-고속로 연계주기 실효성 평가 요약 ... 228
• 6. 파이로 안전성, 안전조치성 사전부합성 평가 요약 ... 229
• 제3절 KAPF 물질흐름도 및 M&S ... 231
• 1. 실용화규모 Pyro 물질수지 ... 231
• 2. 전해환원 전산모델 개발 ... 237
• 3. 전해정련공정 전산모델 개발 ... 271
• 4. 전해제련공정 전산모델 개발 ... 304
• 5. 일관공정 목표분석 및 시스템 Loss 연구 ... 340
• 6. 파이로 시설 안전조치 모듈연계 M&S 체계 구축 ... 392
• 제4절 파이로 연계 핵연료주기 예비 평가 ... 414
• 1. 파이로 처리단가 ... 414
• 2. 핵연료주기 시스템 종합평가 ... 448
• 3. 핵주기 trade-off 분석 ... 461
• 제4장 목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 467
• 제1절 연구개발 목표 달성도 ... 469
• 1. 2015년도 연구개발 목표 달성도 ... 469
• 2. 2016년도 연구개발 목표 달성도 ... 473
• 제2절 관련분야에의 기여도 ... 477
• 1. 파이로 R&D 종합관리 시스템 ... 477
• 2. KAPF 추진 타당성 평가 ... 477
• 3. KAPF 물질흐름도 및 핵심전해공정 M&S ... 477
• 4. 파이로 연계 핵연료주기 예비 평가 ... 478
• 제5장 연구개발 결과의 활용계획 ... 479
• 제1절 경제, 사회 및 기술적 측면 ... 481
• 1. 경제적 측면 ... 481
• 2. 사회적 측면 ... 481
• 3. 기술적 측면 ... 482
• 제2절 연구개발결과의 종합 활용 방안 ... 483
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술 정보 ... 485
• 제1절 해외 파이로 기술 동향 ... 487
• 1. 미국 ... 487
• 2. 러시아 ... 487
• 3. 일본 ... 488
• 제2절 수집 자료 목록 ... 488
• 1. 사업관리 관련 수집자료 ... 488
• 2. 기술관리 관련 수집자료 ... 489
• 제7장 연구개발성과의 보안등급 ... 491
• 제8 장연구장비의 구축 및 활용 결과 ... 495
• 제9장 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 499
• 제10장 참고문헌 ... 503
• 서지정보양식 ... 517
• BIBLIOGRAPHIC INFORMATION SHEET ... 518
• 끝페이지 ... 520