• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 2008.04a
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• pp.69-75
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• 2008

기포반응도는 월성발전소를 비롯한 CANDU형 원자로의 주된 안전성 쟁점사안으로 끊임없이 논의되어 왔다. 이는 설계기준사고가 노심에서 열에너지 불균형이 원인이 되어 기준이상의 핵연료 파손과 방사성물질 누출로 발전할 위험이 있는 사건들로 정의될 때, 사건 진행 과정에 기포반응도 증가는 조기에 운전중단을 실패할 경우 출력폭주로 이어지므로 사건의 결말이 중대사고로 전환될 위험이 크기 때문이다. 본 연구는 공개된 최신 핵자료인 ENDF/B-VII.0를 NJOY.99로 처리한 연속에너지 반응단면적 라이브러리를 구축하고 MCNP-4C에 접속하여 37봉 천연우라늄 핵연료다발의 표준노심격자에 대한 기포반응도를 시뮬레이션하여, 지금까지 각종문헌에 제시된 값들과 비교, 종합하므로 내제된 불확실성을 추정하는 내용이다. ENDF/B-VII.0 기반 MCNP-4C의 CANDU 노심격자 모델은 동일한 핵자료와 핵종농도를 사용한 WIMS-IAEA 모델과 비교할 때, 초기 노심의 임계도 오차 약 3.51mk가 연소 진행에 따라 $7.5\times10^{-4}mk$/MWD/teU의 비율로 감소하는 것으로 나타났다. 또한 MCNP-4C 예측기포반응도는 초기노심에서 기포율 50% 및 100%에 대해 각각 8.38 및 15.96mk, 평형노심에서 7.68 및 14.72mk로 계산된다. 이는 월성 2, 3, 4 FSAR의 초기노심 및 평형노심에서 100% 기포상태에 대한 값, 약15.0 및 10.6mk와 비교할 때, 초기노심은 약 1.0mk 평형노심은 약4, 1mk 보수적이지만, 다른 연구결과들과는 최대오차 ${\pm}1{\sim}2mk$ 이내에서 잘 일치하는 것으로 평가되었다. 본 연구는 CANDU 노심의 기포반응도 불확실성 요인의 규명 및 영향평가를 위한 노력의 일부로서 앞으로 감속재의 붕산농도 변화, 감속재 및 냉각재의 중수 순도 변화, 기기노화에 의한 격자 구조 및 물성 변화, 중성자속 및 출력 분포 불균형, 반응도조절장치의 위치, 등 주요 설계변수의 변화에 대한 반응도영향 분석연구를 계속할 계획이다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• v.14 no.2
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• pp.51-63
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• 1982

Stability of a PWR core against xenon-induced axial power oscillation is studied using one-dimensional xenon trausient analysis code, DD1D, that has been developed and verified at KAERI. Analyzed by DD1D utilizing the Kori Unit 1 design and operating data is the sensitivity of axial stability in a PWR core to the changes in core physical parameters including core power level, moderator temperature coefficient, core inlet temperature, doppler power coefficient and core average turnup. Through the sensitivity study the Kori Unit 1 core is found to be stable against axial xenon oscillation at the beginning of cycle 1. But, it becomes less stable as turnup progresses, and unstable at the end of the cycle. Such a decrease in stability is mainly due to combined effect of changes in axial power distribution, moderator temperature coefficient and doppler power coefficient as core turnup progresses. It is concluded from the stability analysis of the Kori Unit 1 core that design of a large PWR with high power density and increased dimension can not avoid xenon-induced axial power instabilities to some extents, especially at the end of cycle.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1995.10a
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• pp.48-54
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• 1995

피동 및 고유안전 개념을 중점적으로 적용하고 운전유연성을 극대화하는 설계특성을 갖는 신형 원자로 노심개념 설정연구를 수행하였다. 노심의 출력은 피동안전개념 등과 같은 신기술의 적용이 용이하도록 600MWe급의 중·소형으로 설정하였다. 신형원자로는 무붕산 저출력밀도 노심개념을 채택하여 원자로 계통의 단순화와 낮은 선출력밀도로 원자로의 안전여유도가 제고될 수 있는 것으로 판단된다. 또한 모든 운전영역에서 음의 감속재 반응도계수가 보장되고 사각형 격자에 비해서 더 큰 값을 나타내므로 원자로의 고유안전성과 향상된 운전성능을 보장할 수 있다. 육각형 집합체내의 핵연료봉 직경 및 봉간거리에 대해 열수력적 관점에서 최적화 계산을 수행한 결과, 참조 모형으로 선정한 핵연료 집합체는 와이어랩 지지격자를 사용할 경우 열수력적으로 최적 설계치에 가까운 것으로 분석되었다.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1998.05a
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• pp.496-501
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• 1998

최근 국내의 PWR 발전소에서는 유체유발진동에 의한 핵연료의 Fretting Wear가 많이 발생하였다. 이는 Baffle Jetting이나 그 밖의 요인도 있을 수 있으나 핵연료의 장주기화, 높은 열적여유도등의 설계요건을 만족하기 위한 노심 내의 유동조건 변화에 기인한다. 특히 고리 2호기에서 발생한 핵연료 손상 중 15%정도가 유체유발진동으로 추정되고 있다. 따라서 본 연구는 손상 핵연료의 노심내 위치, 부위, 유동조건 등으로 부터 유체유발진동의 주요 손상 원인을 규명하는데 있다. 이를 위해 핵연료 집합체에서 발생할 수 있는 유체유발진동 메카니즘의 특징과 유동조건, 손상 핵연료의 노심내 위치, 파손 부위, 집합체와 지지격자의 기하학적 형태를 고려한 유동 방향 등을 연관 분석 결과 파손을 일으키는 주요원인을 단일 집합체 내에서 발생되는 Vortex Shedding과 인접한 집합체 사이에서 발생되는 Fluidelastic Instability의 중복효과로 규명하였다 또한 최근 핵연료 설계에 도입된 Mixing Vane의 효과가 과도하여 핵연료 손상을 일으키는 가설을 정립하였다.

• 한국IT서비스학회:학술대회논문집
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• 2006.05a
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• pp.277-281
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• 2006

본 연구는 중수로형(CANDU) 원자력발전소의 노심 관리(Nuclear Reactor Core Management) 업무 자동화를 위한 소프트웨어 시스템 개발 사례이다. 중수로형(CANDU) 원자력 발전소의 노심관리 업무자동화 통합시스템을 개발하기 위해서는 현업에서 사용되고 있는 공학적 계산 인자들과 그 결과를 체계적으로 관리하기 위한 데이터베이스의 구축이 우선되어야 한다. 이에 본 연구에서는 원자력발전소의 노심관리 업무에 대해 현업 업무 분석을 통해 사용자의 요구사항을 정확히 분석하고 이를 토대로 업무를 효과적이며 체계적으로 정의한 데이터베이스를 구축하기 위해 IEEE 830 템플릿 중 소프트웨어 요구사항 분석 방법을 적용하여 현업 프로세스별 입, 출력 사양을 분석하고 각 항목간의 관계를 정의하여 요구사항 분석 단계에서 데이터베이스 설계요소를 효과적으로 도출하기 위한 연구 사례를 소개한다.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1998.05a
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• pp.221-228
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• 1998

2차원 노심핵설계 코드 HELIOS를 이용하여 $^{7}$ LiF-BeF$_2$-ThF$_4$-$^{233}$ UF$_4$ 용융염 핵연료와 흑연(Graphite) 감속재로 구성된 AMBIDEXTER(Advanced Molten-salt Break-even Inherently-safe Dual-mission EXperimental and TEst Reactor) 원자로의 육각주형 로심격자에 대해 핵적 자활성 요건의 설계해석을 수행하였다. AMBIDEXTER 원자로는 액체 핵연료의 유동성을 이용한 온라인 핵연료 정화ㆍ처리ㆍ재생의 연속공정을 도입하여 노내의 잔류 핵분열 생성물질의 포화양을 최소로 유지시키고 중성자 경제성을 극대화하므로 높은 전환율을 얻는 설계이다. 핵연료 내에 잔류하는 핵분열생성물질의 포화농도에 대응하는 연소도를 등가연소도로 정의할 때, 열출력 250MW$_{th}$ AMBIDEXTER 원자로의 등가연소도 374MWD/TeH.E.의 평형 로심 모델에 대해 핵적 자활성을 지배하는 주요 핵설계 인자로서 용융염 핵연료의 $^{233}$ U Mole 분율, 흑연-대-용융염의 체적비, 노심격자 간격 및 출력 밀도의 변화에 따른 임계도 및 전환율을 평가하였다. 그 결과, $^{233}$ U Mole 분율과 혹연-대-용융염 체적비를 좌표축으로 하는 2차원상공간에서 핵적 자활성 요건 상태함수는 각 노심격자간격에 대해 완만한 선형 함수로 표현할 수 있음을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1998.05b
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• pp.606-611
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• 1998

330MWt 출력의 신형 원자로인 SMART(System integrated Mod씰w Advanced ReacTor)가 전기 생산뿐만 아니라 해수의 담수화를 위한 에너지 공급을 위해 한국원자력연구소에 의해 개발되고 있다. SMART의 원자로 압력용기에서의 중성자 조사량을 기존의 각분할법 코드 대신에 몬데칼로 수송 코드인 MCNP-4A를 이용하여 평가하였다. MCNP-4A에 의한 몬데 칼로 모사는 각분할법에 비해 핵 단면적 자료, 선원항, 그리고 기하학적 모델링의 문제로부터 야기되는 불확실성을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 초기 개념 설계 단계에서 상세 노심 출력 분포 자료에 의존하지 않고 선원항을 평가할 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 원자로 압력 용기 내부의 원자로 노심 및 다른 구조물을 포함하는 전체 원자로 구조에 대하여 몬테 칼로 모사를 적용하였다. 1단계에서는 임계도 계산에 의해 선원항으로 이용되는 원자로 노심내의 열 출력 분포를 평가하고, 2단계에서는 노심내의 열 출력 분포를 고정 선원으로 이용하여 압력 용기에서의 중성자 조사량을평가하였다. 그 결과 SMART 압력용기의 중성자 조사량은 규제 요건을 만족하는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1998.05a
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• pp.70-75
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• 1998

한·러 공동으로 수행한 BFS-73-1 임계실험의 측정자료 일부를 대상으로 하여 1차 구축된 액체금속로 노심설계용 종합전산체계인 K-CORE 시스템의 정당성을 입증하기 위하여 계산 결과와의 비교 분석을 수행하였다 계산적 분석에서 육각주모델을 사용한 노달확산근사계산을 주 계산방법으로 사용하였다. 비교 분석 결과, 유효증배계수는 계산치가 실험치와 1% 범위 내로 예측되었다. 우라늄 핵분열을 분포의 경우, 노심영역에서 C/E가 7% 차이 내로 구하여졌으며, 노심/블랑켓 접경영역과 블랑켓 영역에서는 보다 큰 차이를 보였다. 노심중앙에서의 반응률비 계산에서는 C/E가 2 % 차이 내로 예측되었다

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1998.05a
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• pp.824-829
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• 1998

미국의 개량형 원자력 발전소 개념설계단계에서 중대사고시 사고완화를 위한 전략으로 원자로 압력용기 외부냉각 개념이 제안되었다. 중대사고 진행과정에서 노심용융물이 원자로 압력용기 하부헤드로 재배치 되었을 때 압력용기 외벽을 냉각함으로서 노심용융물을 압력용기 내부에 가두어 두어 격납건물 내로의 유출을 방지하는 방식이다. 이 연구에서는 원자로 압력용기 하부헤드 내의 노심용융물 거동중 자연 순환에 의한 거동을 수치적으로 모의하여 보았다. 연구결과, 정상상태의 온도 및 속도분포는 현상학적으로 적절하게 모의되나 고화와 액화의 경우에는 고유모델의 필요성이 요구되었다.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1998.05a
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• pp.58-63
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• 1998

AMBIDEXTER(Advanced Molten-Salt Break even Inherently-Safe Dual-Mission EXperiment & TEst Reactor)는 토륨-우라늄 연료주기의 핵적자활성 요건을 설계하는 방법으로써 핵분열중간 생성물인 $^{233}$ Pa의 시간격리, 노내 방사성물질 농도저감, 잉여반응도 및 증식률향상을 위해 핵분열 생성물질의 온라인 정화.처리.재생 개념을 채택하고 있다. 본 연구에서는 AMBIDEXTER 로심의 핵분열성물질의 연소와 온라인 정화.처리에 따른 핵연료내 원소분포 변화를 기술하기 위해 핵분열생성물질의 평형포화농도에 대응하는 등가연소도(Equivalent Burnup)를 정의하고 이를 노심의 핵적자활성 요건에 대해 최적화하는 핵연료 정화공정의 시간상수 특성을 시뮬레이션 하였다. 핵분열생성물질농도의 동특성은 ORIGEN2 코드에 내장된 연속재처리 모델을 이용하여 해석하였으며 실용화가 입증된 후보정화공정들을 고려하여 모든 핵종을 5종의 핵종군으로 분류하여 평가하였다. 시뮬레이션 결과 유효정화주기를 0.1 (노심장전량/일)로 연속재처리 할 때 노심내 포화등 가연소도는 약 650 (MWD/TeH.E.)로 대응되며 이때 동일한 핵연료량으로부터 생성된 노내 핵분 열생성물질 평형농도는 최대연소도 33000MWD/TeU의 PWR 평형노심 BOC시의 대비해 약 1/10 에 해당하는 양이 잔유하는 것으로 나타났다.