Measurement of The Thermal Contact Conductance in Nuclear Fuel Element

핵 연료 요소내의 접촉 열전도도 측정

Experiments to predict the thermal contact conductance between the fuel pellet and cladding have been performed, which is important to determine the temperature distibution within the fuel rod. UO$_2$and Zircaloy-2 are used in these experiments. The measuring apparatus is composed of a presser which controls the contact pressure, a thermometer with 5.5 sheathed thermocouples, a vacuum pump, pellet and cladding rods, and two heating devices, etc. The thermal contact conductances were measured with varying the contact pressure and surface roughnesses of UO$_2$and Zircaloy-2 bars. The results show that an increase in the contact pressure and a decrease of surface roughness resulted in increase of the thermal contact conductance. Finally, a fitting correlation has been established and compared with widely-used correlations.

핵연료봉내의 온도 분포를 결정하는데 있어서 중요한 핵연료소자와 피복판 사이의 접촉 열전도도를 결정하기 위한 실험을 수행하였다. 이 실험에 사용된 측정장치는 접촉압력을 임의로 변화시켜 줄 수 있는 가압기와 열전대, 진공펌프, 핵연료소자, 봉형태의 피복관, 그리고 두 개의 히터 등으로 구성되어 있다. 접촉 열전도도는 $UO_2$ 소자와 Zircaloy-2 피복관 사이의 접촉 압력과 표면 조도를 변화시키면서 측정하였다. 그 결과 두 물체사이의 접촉압력이 증가함에 따라, 그리고 표면이 매끄러울수록 접촉 열전달계수는 증가하였다. 실험에서 얻은 값을 가지고 상관식을 만들었으며 일반적으로 사용되고 있는 상관식과 비교하였다.