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극한환경용 SiC 복합체 개발

Development of SiC Composites for Extreme Environments

보고서 정보
주관연구기관 한국원자력연구원
Korea Atomic Energy Research Institute
연구책임자 김원주
참여연구자 박지연 , 김대종 , 이현근 , 정양일 , 박정환 , 김연구 , 정충환 , 이창규 , 신정호 , 이승호 , 고명진 , 이동희
보고서유형1단계보고서
발행국가대한민국
언어 한국어
발행년월2017-03
과제시작연도 2016
주관부처 미래창조과학부
Ministry of Science, ICT and Future Planning
등록번호 TRKO201800005898
과제고유번호 1711035795
사업명 원자력기술개발사업
DB 구축일자 2018-05-12
키워드 SiC 복합체.경수로 피복관.사고 저항성.SiC 접합.내부식 특성.가스기밀성.초고온가스로.기계적 특성.화학기상증착법.SiC composite.LWR fuel cladding.Accident tolerance.SiC joining.Corrosion resistance.Gas hermeticity.VHTR.Mechanical property.Chemical vapor deposition.
DOI https://doi.org/10.23000/TRKO201800005898

초록

경제성 및 안전성 향상을 위해 발전 시스템의 가동 환경은 고온, 부식성, 고중성자 조사 등의 더욱 가혹한 환경으로 바뀌고 있다. 따라서 기존에 사용되던 구조재들의 사용에 많은 제약이 따르게 되면서, 고성능 구조 소재의 개발의 필요성은 더욱 높아지고 있다. SiC 기반 세라믹 복합소재는 높은 고온 강도 및 내부식성으로 인하여, 경수로 핵연료의 초고연소도 및 고출력 달성을 통해 현용 원전의 경제성을 향상시킬 수 있으며, 특히 후쿠시마 사고에서와 같은 중대사고 조건에서도 핵연료의 구조 건전성을 보장하며 수소발생을 최소화할 수 있다. 미래

Abstract

In order to improve economy and safety, the operating environment of the power generation system is changing to a harsher environment such as high temperature, corrosive, high neutron irradiation. SiC-based ceramic composite materials can improve the efficiency of nuclear power system due to its exc

목차 Contents

  • 표지 ... 1
  • 제출문 ... 3
  • 보고서 요약서 ... 5
  • 요약문 ... 7
  • SUMMARY ... 16
  • CONTENTS ... 25
  • 목차 ... 29
  • 표목차 ... 34
  • 그림목차 ... 35
  • 제1장 연구개발과제의 개요 ... 42
  • 제1절 연구개발의 목표 ... 44
  • 1. 최종목표 ... 44
  • 제2절 연구개발의 목적 및 필요성 ... 44
  • 제3절 연구개발의 내용 및 범위 ... 45
  • 1. 복합체 튜브 제조 및 특성평가 ... 45
  • 2. 복합체 피복관 가스기밀성 평가 ... 45
  • 3. 복합체 피복관 사고안전성 평가 ... 46
  • 4. 접합기술 개발 및 접합부 특성 평가 ... 47
  • 5. VHTR 냉각재 환경 건전성 평가 ... 47
  • 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 49
  • 제1절 사고저항성 핵연료 피복관 기술개발 현황 ... 51
  • 1. 사고저항성 피복관 개념 및 요건 ... 51
  • 2. SiC 복합체 피복관 연구개발 경과 ... 54
  • 제2절 SiC 복합체 연구현황 및 주요 기술현안 ... 57
  • 1. SiC 세라믹 복합체 제조 및 특성 ... 59
  • 2. SiC 복합체 피복관 주요 기술현안 ... 66
  • 3. SiC 세라믹 복합체 노외특성 검증 시험기술 ... 78
  • 4. SiC 피복관 기술현안 요약 및 향후 연구방향에 대한 제언 ... 80
  • 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 83
  • 제1절 복합체 튜브 제조 및 특성평가 ... 85
  • 1. 다중층 SiC 복합체 튜브 제조 ... 85
  • 2. AE를 이용한 균열전파거동 평가 ... 94
  • 3. 부식된 삼중층 복합체 파단 거동 ... 100
  • 4. Pd에 의한 부식 거동 평가 ... 105
  • 5. 요약 ... 107
  • 제2절 복합체 피복관 가스기밀성 평가 ... 109
  • 1. 개요 ... 109
  • 2. 가스기밀성 평가 방법 ... 110
  • 3. 헬륨 가스 기밀성 평가 ... 117
  • 4. 요약 ... 126
  • 제3절 복합체 피복관 사고안전성 평가 ... 128
  • 1. 열충격 건전성 평가 ... 128
  • 2. 고온수증기 내산화 특성 ... 137
  • 3. 요약 ... 149
  • 제4절 접합기술 개발 및 접합부 특성 평가 ... 151
  • 1. 개요 ... 151
  • 2. 접합기술 개발 ... 152
  • 3. 튜브 및 봉단마개 접합 ... 165
  • 4. 접합부 부식 특성 ... 184
  • 5. 접합부 가스기밀성 ... 193
  • 6. 요약 ... 194
  • 제5절 VHTR 냉각재 환경 건전성 평가 ... 196
  • 1. 개요 ... 196
  • 2. 단층 SiC 복합체 튜브 제조 ... 196
  • 3. VHTR 냉각재 환경에서 복합체 산화 특성 평가 ... 197
  • 4. 요약 ... 199
  • 제4장 목표달성도 및 관련분야에서의 기여도 ... 201
  • 제1절 목표달성도 ... 203
  • 제2절 관련분야에의 기여도 ... 204
  • 제5장 연구개발의 활용계획 ... 207
  • 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 211
  • 제7장 연구개발성과의 보안등급 ... 216
  • 제8장 연구장비의 구축 및 활용결과 ... 220
  • 제9장 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전 조치 이행 실적 ... 224
  • 제1절 실험 장비 안전 조치 이행 실적 ... 226
  • 1. SiC 복합체 튜브 제조를 위한 CVI 장치 MTS 보관용기 개선 ... 226
  • 2. 원료 기체 압력조절장치 ... 227
  • 제2절 연구실 안전 조치 이행 실적 ... 228
  • 1. 휴대용 가스 검출기 구비 ... 228
  • 2. 응급처리키트 구비 ... 229
  • 3. 폐액용기 설치 ... 229
  • 제10장 참고문헌 ... 232
  • 서지정보양식 ... 241
  • BIBLIOGRAPHIC INFORMATION SHEET ... 242
  • 끝페이지 ... 243

표/그림 (133)

연구자의 다른 보고서 :

참고문헌 (25)

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