최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
다음과 같은 기능을 한번의 로그인으로 사용 할 수 있습니다.
NTIS 바로가기다음과 같은 기능을 한번의 로그인으로 사용 할 수 있습니다.
DataON 바로가기다음과 같은 기능을 한번의 로그인으로 사용 할 수 있습니다.
Edison 바로가기다음과 같은 기능을 한번의 로그인으로 사용 할 수 있습니다.
Kafe 바로가기주관연구기관 | 한국원자력연구원 Korea Atomic Energy Research Institute |
---|---|
연구책임자 | 전병혁 |
참여연구자 | 이영신 , 이상영 , 홍종인 , 정권범 |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2021-04 |
과제시작연도 | 2017 |
주관부처 | 과학기술정보통신부 Ministry of Science and ICT |
등록번호 | TRKO202200003644 |
DB 구축일자 | 2022-06-25 |
키워드 | 중성자 조사기술 고도화.미래형 원자로 조사기술.조사특성 측정 및 평가기술.첨단소재 조사기술.Improvement of neutron irradiation technology.Irradiation technology of future nuclear energy.Measurement and evaluation technology for irradiation characteristic.Irradiation technology of advanced materials. |
□ 연구개발목표 및 내용
○ 최종 목표
○ 미래 원자력 조사기술 개발
○ 조사특성 측정 및 평가기술 고도화
○ 중성자 이용 첨단소재 조사특성 원천 기반기술 연구
○ 전체 내용
○ 미래 원자력 조사기술 개발
- 저온(100℃ 이하) 및 고온(최대 1000℃) 조사기술 개발
- 장주기(15 주기 이상) 조사기술 개발
- 미래원자력 재료/핵연료 조사기술 개발
○ 조사특성 측정 및 평가기술 고도화
- LVDT 제작 및 핵연료 계장캡슐 개발
- 열/고속 중성자 측정용 계
□ 연구개발목표 및 내용
○ 최종 목표
○ 미래 원자력 조사기술 개발
○ 조사특성 측정 및 평가기술 고도화
○ 중성자 이용 첨단소재 조사특성 원천 기반기술 연구
○ 전체 내용
○ 미래 원자력 조사기술 개발
- 저온(100℃ 이하) 및 고온(최대 1000℃) 조사기술 개발
- 장주기(15 주기 이상) 조사기술 개발
- 미래원자력 재료/핵연료 조사기술 개발
○ 조사특성 측정 및 평가기술 고도화
- LVDT 제작 및 핵연료 계장캡슐 개발
- 열/고속 중성자 측정용 계장센서 개발
- 고속/열중성자 조사량 정밀평가 기술 개발
- 조사온도 정밀평가 기술 개선
○ 중성자 이용 첨단소재 조사특성 원천 기반기술 연구
- 방사화 첨단소재 조사특성 평가용 시설 구축
- 중성자 조사 전/후 물성 변화 연구용 측정 시스템 구축
- 중성자 조사를 통한 첨단소재 원천기술 평가
○ 1단계
□ 목표 및 내용
■ 1차년도 (2013년)
• 저온 및 고온조건 조사기술 개발
- 저온(<100℃) 조사시험 캡슐 설계/장치 제작
- 고온(700∼900℃) 조사시험 캡슐(13M-01K) 설계, 제작
- 고온시험용 캡슐(13M-01K) 노내 조사시험(∼933℃ 도달)
• 고속 및 열중성자 조사량 정밀평가 및 장주기 조사기술 개발
- 고속중성자 조사량 평가 정밀도 개선
- 장주기 조사 요소기술 개발
• 핵연료/재료 조사특성 측정용 핵심 계장기기 기술 개발
- LVDT 개발 및 핵연료 계장 및 캡슐설계
- 핵연료 특성평가(온도, 압력, 길이) 기술 분석
• 중성자 이용 첨단소재 원천기술 개발 기반기술 연구
- 첨단소재 조사특성 평가 요소기술 검토
- 첨단소재 중성자 조사특성 평가
■ 2차년도 (2014년)
• 저온 및 고온조건 조사기술 개발
- 저온(<100℃) 조사기술 노내 검증
- 고온(<1000℃) 조사캡슐 설계 및 계장기술 개발
• 고속 및 열중성자 조사량 정밀평가 및 장주기 조사기술 개발
- 고속중성자 조사량 평가기술 검증 및 열중성자 조사량 평가
기술 개발
- 장주기 조사기술 개발용 장치 설계/제작/노내시험(8주기)
• 핵연료/재료 조사특성 측정용 핵심 계장기기 기술개발
- LVDT 장착 핵연료 계장캡슐 조사시험
- 핵연료 특성평가(온도, 압력, 길이) 기술 분석
• 중성자 이용 첨단소재 원천기술 개발 기반기술 연구
- 첨단소재 조사특성 평가용 실험실 공간 확보
- 첨단소재 중성자 조사특성 평가
○ 2단계
□목표 및 내용
■ 1차년도 (2015년)
• 고온조건 조사기술 개발
- 고온시험용 모컵캡슐(14M-08K) 및 고온용 FM 설계/평가/제작
• 장주기 조사기술 개발
- 장주기(15주기 이상) 조사용 캡슐 및 제어시스템 노외 건전성 평가
• 미래 원전 재료/핵연료 조사기술 개발
- SFR 핵연료 조사시험 캡슐 설계
• 핵연료/재료 조사특성 측정용 핵심 계장기기 기술개발
- 열/고속 중성자 측정 계장센서 설계/제작
• 고속/열중성자 조사량 및 조사온도 정밀평가 기술 개발
- 조사공에 따른 중성자 조사량 특성 평가
- 조사온도 해석 및 측정 이력 평가
• 중성자 이용 첨단소재 원천기술 개발 기반기술 연구
- 방사화 첨단소재 조사특성 평가용 실험실 기반시설 구축
- 중성자 조사 후 물성 변화 연구용 측정 시스템 구축
- 중성자 조사용 반도체/초전도체 재료 물성 평가
■ 2차년도 (2016년)
• 고온조건 조사기술 개발
- 고온용 브레이징 기술 보완 및 유도가열 브레이징 기술 개발
- 고온조사 시험용 캡슐(15M-03K) 제작
• 장주기 조사기술 개발
- 장주기 캡슐 15주기 노외건전성 평가 및 제어시스템 하나로검증
• 미래 원전 재료/핵연료 조사기술 개발
- 핵융합로 재료(ARAA) 조사시험을 위한 캡슐(16M-02K) 재제작
• 핵연료/재료 조사특성 측정용 핵심 계장기기 기술개발
- 열/고속 중성자 측정 계장센서 노외시험 및 성능평가
- 고온 조사시험용 LVDT 노외시험 및 성능평가
• 고속/열중성자 조사량 및 조사온도 정밀평가 기술 개발
- 연소노심을 반영한 조사시험 이력 평가 시스템 개발
- 조사온도 정밀 해석 프로그램 개발
• 중성자 이용 첨단소재 원천기술 개발 기반기술 연구
- 방사화 첨단소재 조사특성 평가용 장비 구축
- 조사시험용 반도체/초전도체/강유전체 등의 첨단소재 제조
- 전자빔 및 중성자원을 이용 산화물반도체/초전도체/강유전체 조사
- 조사량 및 어닐링에 따른 첨단소재 물성 측정/평가
■ 3차년도 (2017년)
• 고온조건 조사기술 개발
- 고온용 캡슐(16M-03K) 설계 제작 및 고온 내구성 시험
- 조사시험 온도(∼933℃) 평가 및 부품의 건전성 평가
- 고온용 FM 제작 및 성능 평가
• 장주기 조사기술 개발
- 장주기 (15주기, 5dpa) 조사기술 검증 및 활용
• 미래 원전 재료/핵연료 조사기술 개발
- 핵융합로 재료(ARAA) 조사시험 수행
• 핵연료/재료 조사특성 측정용 핵심 계장기기 기술개발
- 열/고속 중성자 측정 계장센서 노외시험 및 성능평가
• 고속/열중성자 조사량 및 조사온도 정밀평가 기술 개발
- 고속/열중성자 조사량 측정결과를 통한 평가결과 비교
- 캡슐 설계 변수에 따른 온도 측정 결과 평가
• 중성자 이용 첨단소재 원천기술 개발 기반기술 연구
- 조사시험용 반도체/초전도체/강유전체 등의 첨단소재 제조
- 고속중성자/전자빔 이용 산화물반도체/초전도체/강유전체 조사 실험
- 첨단소재 산업화를 위한 방사선 조사 기술 신규과제 도출
□ 연구개발성과
1. 저온 및 고온 조건 조사기술 개발
가. 저온(<100℃) 조사시험 캡슐설계/장치제작
- 저온 조사시험 노외검증용 캡슐(11M-19K) 설계/제작
- 저온 조사시험용 캡슐 노외 건전성 및 성능 시험/분석
- 저온 조사시험용 캡슐(11M-20K) 안전성 검토 및 평가
나. 저온(<100℃) 조사기술 노내 검증
- 저온 조사시험 노내검증용 캡슐(11M-20K) 하나로 조사시험 수행 (수출용연구로 핵심재료 조사특성 database 확보 지원)
- 저온 조사시험용 캡슐 내 시편 온도 설계조건 만족 확인 (최대 56℃)
- 저온 조사시험용 캡슐 및 계장기술의 조사후 건전성 최종확인
다. 고온(<1000℃) 조사시험 캡슐 설계/제작/시험
- 고온 조사시험용 캡슐 설계/제작(13M-01K, 15M-03K)
- 고온 조사시험용 캡슐(13M-01K) 이용 하나로 노내 조사시험(∼933℃), 계장기기 부품의 건전성 확인
- 고온 시험용 캡슐 설계/제작(16M-03K), 노외시험 및 내구성, 건전성 평가(온도∼1,000℃)
- Furnace 이용 고온 시험용 캡슐 고온 내구성 시험(∼1,000℃)
- 조사시험과 고온시험 분리 결과 평가
라. 고온(<1000℃) 계장기술 개발
- 고온 브레이징 기술 개발용 캡슐(14M-08K) 설계 제작
- 고온용 브레이징 기술 보완 및 유도가열 브레이징 기술 개발
- 고온조사 캡슐(13M-01K) 이용 고온조사 온도 평가 및 부품 건전성 확인
- 고온시험용 캡슐(16M-03K) 이용 계장품 고온 내구성 시험
- 고온용 FM 제작 및 성능 평가
2. 장주기 조사기술 개발
가. 장주기 조사 요소기술 개발
- 노외시험용 모컵캡슐(11M-19K) 활용 노외건전성 평가
- 캡슐 하단부 손상 분석을 통한 설계 개선
- 캡슐 관련시스템(제어시스템, 안내관, Junction Box)의 안전성 평가
나. 장주기(8주기) 조사기술 개발
- 3 dpa 장주기(8주기) 조사시험용 캡슐(11M-21K) 설계/제작/노내 조사시험
- 캡슐 조사 후 건전성 평가
다. 장주기(15주기) 조사기술 개발
- 캡슐 하단부 구조 건전성 분석을 통한 설계 최적화, 특허 등록
- 5 dpa 장주기(15주기) 캡슐 제작/노외시험 완료 및 조사시험 승인
- 연구로 핵심재료 수명말기까지 조사특성 database 확보
- 장주기 캡슐/제어시스템 건전성 평가 및 조사시험 안전심의 통과
3. 미래 원전 재료/핵연료 조사기술 개발
가. 미래원전용 기술개발 및 하나로 이용활성화 방안 수립
- 미래원전 이용자 기술 수요 조사 및 하나로 수행방안 검토
- 미래원전용 고 dpa(초장주기) 조사기술 개발현황 및 기술조건 검토
- 국내외 하나로 이용자 요구 및 이용 활성화 방안 검토 : 심포지움, 조사시험 전문가 회의, 이용자 전문교육, 해외 이용자 기술협력 수행
나. 미래 원자력 시스템 재료/핵연료 조사시험
- 핵융합로용 재료(ARAA) 캡슐 설계/제작/조사시험 (14M-04K, 16M-02K)
- SFR 핵연료 하나로 조사시험 캡슐 설계/제작 (15F-02K)
4. 핵연료/재료 조사특성 측정용 핵심 계장기기 기술 개발
가. LVDT 제작 및 핵연료 계장 및 캡슐설계
- 변위측정용 국산 LVDT 제작 및 특허 등록
- 압력측정용 국산 LVDT 제작 및 특허 등록
- MI Cable Stripping 장치 특허 등록 및 유상 기술이전
나. LVDT 장착 핵연료 계장캡슐 조사시험
- LVDT 및 핵연료 이종용접 기술개발
- 압력/변형용 LVDT 장착 핵연료봉 설계 제작
- LVDT 노외 성능평가를 위한 계장캡슐 설계, 제작 노외 조사시험 기술개발
다. 열/고속 중성자 측정 계장센서 설계/제작
- 열 중성자 측정 계장센서(고순도 CVD Diamond) 설계 및 특허 등록
- 고속 중성자 측정 계장센서 설계 및 제작(열 중성자 변환 박막 포함)
라. 열/고속 중성자 측정 계장센서 노외시험 및 성능평가
- 고온 특성 시험 및 중성자 조사시험 (중성자발생장치, Cf252)
- 열/고속 중성자 측정 계장센서 노외시험
- 열/고속 중성자 노외 측정시험 및 SPND 비교 데이터 분석
- 열/고속 중성자 검출기 특허 등록 (3건) 및 유상 기술이전 완료
- 열/고속 중성자 측정 계장센서 노내시험 준비 완료
5. 고속/열중성자 조사량 및 조사온도 정밀평가 기술 개발
가. 고속중성자 조사량 평가 정밀도 개선
- Fluence Monitor (F/M) 설계/제작/측정 및 조사량 평가
- 조사시험을 위한 다양한 운전변수 조건에서의 고속중성자속 해석
- F/M 이용 고속중성자 조사량 측정기술 신뢰도 개선방안 제시
나. 고속중성자 조사량 평가기술 검증 및 열중성자 조사량 평가 기술 개발
- 고속 및 열중성자 조사량 정밀 평가를 위한 해석 방법 개발
- 조사공별 고속중성자속 특성 및 정밀도 평가
다. 고속/열중성자 조사량 평가기술 개선
- 하나로 연소노심 모델을 반영한 MCNP 기반 해석 방법 개발
- 고속 및 열중성자 조사량 평가기술 확립
라. 조사온도 정밀평가 기술 개발
- 조사온도 해석 기술 개선
- 캡슐 설계에 따른 조사온도 평가
6. 중성자 이용 첨단소재 원천기술 개발 기반기술 연구
가. 중성자 이용 첨단소재 원천기술 개발 기반 구축
- 첨단소재 조사특성 평가를 위한 하나로 이용현황/시설/장비 관련 기반기술 검토 및 개선안 마련
- 방사화 시편 전용 물성측정 실험실 확보 및 기본시설 구축
- 조사 후 물성 변화 연구용 측정 시스템 구축 ; 온도-저항 시스템, 온도가변형 (80-773 K) Hall effect 측정 시스템, 4 point probe 시스템, 반도체 파라미터 분석기 등
나. 중성자 이용 첨단소재 원천기술 개발 기반기술 연구
- 첨단 소재[반도체(Si, Ge, InGaZnO, ZnSnO, ZnO), 초전도체(MgB2, YBCO), 강유전체(P(VDF-TrFE))] 제조/특성 분석
- 중성자/전자빔/이온빔 등 조사 이용 첨단소재 특성 분석/평가/유수의 논문게재 (40여편)
- 첨단소재 조사특성 분석/평가를 통한 물성향상 데이터 확보
- 초전도 소재 산업화를 위한 방사선 조사 기술 신규과제 도출
□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
본 과제를 통해 개발되고 있는 기술을 포함하여 하나로 캡슐 조사시험 기술은 2021년 현재 30개 이상의 국가 주요 원자력 기술개발 과제들에서 필요한 조사시험 수행을 협의하고 있는 등 아래와 같이 상용로, 연구로, 미래원자로 등 ‘국가 주요 원자력 기술개발’에 매우 중요하게 활용되었거나 향후 활용될 예정이다.
- 상용로 기술개선 (원자로 압력용기용 저합금강 개발 (KAERI))
- 상용 핵연로 기술개선 (사고저항성 강화 핵연료 피복관 (KAERI), 사고 저항성 강화 UN 핵연료 (RITS, 스웨덴), 하이브리드 핵연료 (KAERI), 경수로 핵연료 피복관 재료 database (대학 연합), Th-based 핵연료 (KAERI), 사용후 핵연료 피복관 건식저장 특성연구(KAERI), 3-D Printing 핵연료 집합체 연구 (KAERI))
- 미래형원자로 (VHTR) 기술개발 (노내 구조재료 개발 (KAERI), TRISO 핵연료 개발(KAERI), 수지 계통 재료 평가 (KAERI), SiC 복합체 평가 (KAERI))
- 미래형원자로 (SFR) 기술개발 (U-Zr-X 핵연료 개발 (KAERI), ODS 구조재 개발 (KAERI))
- 미래형원자로 (MSR) 기술개발 (LiF-ThF-Actinide Fuel in LiF/KF/NaF (SEABORG, 덴마크))
- 핵융합로 기술개발 (ARAA 재료 및 용접부 조사평가 (KAERI/KIMS), Li Oxide/Be alloys 연구 (QST, 일본))
- 연구로 기술개발 (U-Mo 신형 핵연료 개발 (KAERI), 노심재료(Be 코팅, KAERI), U3Si2 핵연료 개발 (KAERI/ANSTO))
- 계장기기 기술개발 (상용로용 장수명 SPND 국산화 개발 (한수원 중앙연구소),열/고속 중성자 검출기 개발 ((주)다성기술), ENFMS 개발 (유저스(주)), Piezoelectric sensor (Ca/Na/Nb-O, KAERI))
- 동위원소 기술개발 (Fission Mo 기술 개발 (KAERI), Long-Term Fission C Target (KAERI))
- 동력로용 핵연료/제어봉 기술개발 (KAERI)
- 첨단 소재 조사특성 기초연구 (반도체 (Si, Ge, SiC, ZnSnO), 초전도체, 강유전체 조사시험 (KAERI))
- 기타 기술개발 (상용로용 몰타르 조사특성 평가 (연세대, KAERI))
○ 기대효과
- 미래형 원자로 개발에 필수적인 미래형 재료/핵연료 조사특성 설계자료 생산을 위한 조사시험 기술을 개발하여 향후 미래원자력시스템 실용화에 기여
- 조사특성 측정 및 평가기술 고도화를 이루어 재료/핵연료 조사 취화특성 자료생산을 통해 국내 가동 원전의 안전성 향상, 계속운전 및 원자력 수출(상용로, 연구로)에 기여
- 중성자 조사를 통한 첨단 소재 성능향상 원천기술 확보를 위한 기반을 마련함으로써 첨단소재 분야에서 세계적 경쟁력 확보 및 미래창조 산업 창출 기반 마련
(출처 : 요약문 2p)
과제명(ProjectTitle) : | - |
---|---|
연구책임자(Manager) : | - |
과제기간(DetailSeriesProject) : | - |
총연구비 (DetailSeriesProject) : | - |
키워드(keyword) : | - |
과제수행기간(LeadAgency) : | - |
연구목표(Goal) : | - |
연구내용(Abstract) : | - |
기대효과(Effect) : | - |
Copyright KISTI. All Rights Reserved.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.