• 한국에너지공학회:학술대회논문집
• /
• 한국에너지공학회 2002년도 추계 학술발표회 논문집
• /
• pp.71-79
• /
• 2002

이중구조 가연성독봉(Duplex BP)의 성능을 평가하기 위해 한국표준형발전소 24개월 주기를 기준으로 16개 Gadolinia 독봉이 장전된 핵연료집합체에 대해 핵적 평가를 수행하였다. 16개 Gd 독봉이 장전된 핵연료집합체와 동일한 반응도 억제가를 갖는 Duplex 독봉집합체를 설계하기 위해 내심에 Natural U-12wt%Gd$_2$O$_3$, 외심에는 4.95wt%$UO_2$-2w/oEr$_2$O$_3$을 넣어 이중 성형한 24개의 이중구조 가연성독봉이 장전된 핵연료집합체를 설계하였다. 또한 같은 방법으로 140개의 Erbia 독봉이 장전된 등가핵연료집합체를 설계하였다. 핵설계 특성평가를 위해 연소도에 따른 무한증배계수, 반응도억제가, 첨두봉출력 그리고 냉각재 온도재수에 대한 변화에 대해서 비교하였다. Duplex 독봉은 Gadolinia 독봉에 비해 k-inf의 2차 첨두현상을 완화시켜 반응도 제어면에서 유리한 것으로 나타났다. 그러나, 다량의 Erbia 독봉을 전체적으로 골고루 장전한 핵연료집합체보다는 Duplex BP를 장전한 핵연료집합체가 노심내 반응도 제어면에서 유리하지 못한 것으로 나타났다.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제29권2호
• /
• pp.93-98
• /
• 1997

Air-oxidation experiments on unirradiated and irradiated UO$_2$ were performed at temperature from 150 to 375$^{\circ}C$ for investigating the long-term storage behavior of spent PWR fuel. The rate of oxidation was monitored by a thermogravimetric analyzer(TGA) and an X-ray diffraction(XRD). The correlation between the onset-time for U$_3$O$_{8}$ formation and temperature was given as follows, logt(hr) = -12.89+7650/T(K), 423$_2$ pellet, the oxidation rate of irradiated UO$_2$ increase more rapidly at the initial stage and shows a lower saturation point at the later Stage. The Oxidation rate of high bumup UO$_2$ and gadolinia-doped UO$_2$(Gd$_2$O$_3$-UO$_2$) were observed to be much slower than that of unirradiated UO$_2$ pellets.s.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제55권7호
• /
• pp.2578-2590
• /
• 2023

In this work, a 24-month two-batch fuel management strategy for the APR1400 using LEU + has been investigated, where enrichments of 5.9 and 5.2 w/o are utilized in lieu of the conventional 4-5 w/o UO₂ fuel. In addition, an Accident Tolerant Fuel (ATF) clad based on the swaging technology is applied to APR1400 fuel assemblies. In this special ATF clad design, both outer and inner SS316 layers protect the conventional zircaloy clad. Erbia (Er₂O₃) is introduced as a burnable absorber with two-fold goals to lower the critical boron concentration in the long-cycle LEU + loaded core as well as to handle the LEU + fuel in the existing front-end fuel facilities without renewing the license. Two types of fuel assemblies with different loading of gadolinia (Gd₂O₃) are considered to control both the reactivity and the core radial power distribution. The erbia burnable absorber is uniformly admixed with UO₂ in all fuel pins except for the gadolinia-bearing ones. In this study, two core designs were devised with different erbia loading, and core performance and safety parameters were evaluated for each case in comparison with a core design without any burnable absorbers. The core analysis was done using the two-step method. First, cross-sections are generated by the SERPENT 2 Monte Carlo code, and the 3-D neutronic analysis is performed with an in-house multi-physics nodal code KANT.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제54권1호
• /
• pp.1-10
• /
• 2022

This study discusses the effect of using ²³²Th instead of ²³⁸U on the neutronic characteristics and the main operating parameters of the pressurized water reactor (PWR). MCNPX version 2.7 was used to compare the neutronic characteristics of UO₂ with (Th, ²³⁵U)O₂ and (Th, ²³³U) O₂. Firstly, the infinity multiplication factor (K_inf), thermal neutron flux, and power distribution have been studied for the investigated fuel types. Secondly, the effect of Gd₂O₃ and Er₂O₃ on the K_inf and on the radial thermal neutron flux and thermal power has been investigated to distinguish which of them is more suitable than the other in reactivity management. Thirdly, to illustrate the effectiveness of ²³²Th in decreasing the inventory of both the actinides and non-actinides, the concentration of plutonium (Pu) isotopes and minor actinides (MAs) has been simulated with the fuel burnup. Besides, due to their large thermal neutron absorption cross-section, the concentrations of ¹³⁵Xe, ¹⁴⁹Sm, and ¹⁵¹Sm with the fuel burnup have been investigated. Finally, the main safety parameters such as the reactivity worth of the control rods (ρ_CR), the effective delayed neutron fraction β_eff, and the Doppler reactivity coefficient (DRC) were calculated to determine to which extent these fuel types achieve the acceptable limits.

• 에너지공학
• /
• 제13권4호
• /
• pp.242-258
• /
• 2004

한국원자력연구소에서는 기존의 일체형 가연성 독봉과 다른 이중구조로 된 가연성독봉 개념을 제시하였다. 이중구조 가연성독봉(Erbia Duplex BP)은 내부에 Natural U+Gd$_2$O$_3$, 외부에는 Enriched $UO_2$+Er$_2$O$_3$를 배열시킨 구조이다. 이러한 독봉은 장주기 노심에서 기존의 Gadolinia BP과 동일한 반응도제어를 할 수 있을 것이라 예상된다. 이중구조 가연성독봉의 핵적 타당성을 확인하기 위해 24개월 주기용 한국표준형원자로를 비교대상으로 선정하였으며, 기존 연구된 여러 가지 독봉설계안들과 4가지 핵특성에 대하여 비교 분석하였다. 핵특성 평가 결과, 이중구조가연성 독봉은 비교대상보다 무한증배계수, 첨두봉출력인자, 반응도억제가, 감속재온도계수측면에서 모두 유리한 경향을 보였다. 설계변수에 따른 민감도분석을 통해 도출한 최적화된 핵연료집합체를 이용하여 노심적용 타당성을 확인하였다. 주기길이, 첨두출력 및 감속재온도 계수를 비교하였으며 전 노심해석결과 주기길이가 비고대상보다 4-7일 길게 나타났다. 이러한 결과는 등가의 독봉집합체를 설계했음에도 불구하고 노심에 장전되는 우라늄의 양이 서로 달라서 생기는 현상으로 판단된다. 하지만 전체적인 핵특성을 비교해보면 이중구조 가연성독봉을 장전한 노심이 비교대상노심보다 다소 유리하면서도 거의 비슷함을 알 수 있었다. 마지막으로 경제성 평가를 통해 장주기 노심에서의 이중구조 가연성독봉의 제조 가능성 및 적용 타당성이 충분히 확인되었다.

• 분석과학
• /
• 제20권2호
• /
• pp.131-137
• /
• 2007

이산화우라늄-이산화가돌리늄 핵연료를 질산으로 녹인 다음 우라늄 매트릭스로부터 가돌리늄을 분리하지 않고 유도결합플라스마 원자방출분광기(ICP-AES)로 바로 정량할 수 있는 분석조건을 검토하였다. 가돌리늄 분석에 미치는 우라늄의 분광학적 간섭 정도를 가돌리늄 스펙트럼으로부터 비교, 평가한 결과 336.223 nm의 파장이 분석선으로서 가장 적합하였다. 우라늄 매트릭스로부터 가돌리늄을 음이온 교환수지(Bio-Rad AG $1{\times}8$)로 분리한 다음 ICP-AES로 측정한 값과 바로 측정한 값을 견주어 본 결과, 상대편차는 5 % 범위 내에서 잘 일치하였다. 따라서 본 방법으로 핵연료($UO_2-Gd_2O_3$)에 함유되어 있는 5~10 wt.%의 가돌리늄을 분리 과정없이 바로 ICP-AES로 정량할 수 있었다.