• Journal of Welding and Joining
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• 제21권6호
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• pp.20-25
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• 2003

Various welding methods such as Gas Tungsten Arc Welding(GTAW), magnetic force electrical resistance welding and Laser Beam Welding(LBW) are now available for end cap closure of nuclear fuel rods. Even though the resistance and GTA welding processes are widely used in manufacturing commercial fuel rods, they can not be recommended for the remote seal welding of fuel rods in the hot cell Facility due to the complexity of the electrode alignment, the difficulty in replacing parts in a remote manner and the large heat input for the thin sheath. Therefore, the Nd:YAG laser system using optical fiber transmission was selected for the end cap welding of irradiation fuel rods in the hot cell. The remote laser welding apparatus in the hot cell Facility was developed using a pulsed Nd:YAG laser of 500 watt average power with an optical fiber transmission. The weldment quality such as microstructure and mechanical strength was satisfactory. The optimum conditions of laser welding for encapsulating irradiation fuel rods in the hot cell were obtained.

• 비파괴검사학회지
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• 제18권6호
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• pp.455-463
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• 1998

경수로형 원자로 제어봉집합체(rod cluster control assembly)의 제어봉선단 봉단마개 부위에 발생할 수 있는 원주방향균열을 검출하기 위한 다중표면 와전류탐촉자를 설계하였으며, 이를 MIZ-30 주파수발생장치에 연 결하여 원주방향균열을 검출하고 원주방향길이를 측정 할 수 있는 와전류검사기술을 개발하였다. $8{\times}1$ 다중표면 와전류탐촉자는 원주방향으로 발생할 수 있는 균열 검사에 적합하도록 탐촉자 내부 원주방향으로 8개 표면코일을 일정간격으로 배치하고 코일 후방에 스프링을 설치하여 주사시 코일 머리부분이 표면에 밀착되므로서 코일과 피복관표면 사이의 lift-off 발생이 최소가 되도록 설계하였다. LCR-meter 및 HP-VEE 프로그램을 사용하여 코일의 전기적 특성을 평가하였으며, 탐촉자의 균열검출 특성은 Miz-30과 Eddynet 프로그램을 사용하여 평가하였다. 교정 standard와 시험편은 $14{\times}14$형 제어봉피복관(SS-304, 외경 : 10.95mm, 두께 : 0.48mm)을 사용하여 축방향과 원주방향으로 깊이와 길이를 달리하여 여러가지 균열성 EDM노치 (폭 0.2mm, 관두께의 15, 25, 40, 50, 60%깊이)를 가공하였으며, 이를 이용하여 탐촉자의 균열검출 및 크기측정 특성을 평가한 결과 제어봉 튜브표면에 발생한 원주균열의 검출 가능 최소길이는 3.5mm이고, 깊이는 ${\pm}5.31%$ RMS 오차 이내로 측정 할 수 있었다. 또한, 제어봉선단 봉단마개 부위에 발생할 수 있는 마모, 스크레치, 축 및 원주방향균열 신호는 신호의 위상과 신호형상을 분석하므로서 구분이 가능하였다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제9권4호
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• pp.60-68
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• 1991

The weld quality of end cap welds in Pressurized Heavy Water Reactor (PHWR) Fuel is extremely important for the fuel performance in the nuclear reactor. The quality of resistance upset welds is currently evaluated mainly by the metallographic examination although it reveals only two weld cross-sections in a circumference welds. This investigation was, firstly, carried out to determine whether the ultrasonic examination would be applied to detect weld defects in the end cap welds and, secondly, to measure the mechanical strength of upset butt welds as a function of phase shift percentage. The major results obtained in this study are as follows: 1. The weld current and amount of upset shrinkage linearly increased with increasing the phase shift percentage. 2. Above the phase shift 55%, the defects in the welds were completely eliminated with increasing the phase of sound weld was over the thickness of cladding tube. 3. The ultrasonic testing well detected such defects in the end cap welds as upset external crack, upset split, corner crack and irregular weld flash comparing with the results of metallography. 4. The micro-fissure in the corner of the end cap welds was reliably detected by ultrasonic testing. 5. The mechanical strength in the welds increased with increasing phase shift percentage but the fracture did't occur in the welds above 55%.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제23권1호
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• pp.1-11
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• 1991

중수로형 핵연료봉단마개용접부의 품질검 사는 금속조직 검사에 따른 용접계면에 존재하는 불연속인 용접선(weld line) 길이가 가장 중요한 검사기준이다. 본 연구에서는 저항용접에서 가장 중요한 변수인 용접열의 변화에 따라 용접계면에서 용접선 소멸과 이 용접선이 용접부에 미치는 경향을 미세조직, 인장 및 파열시험으로 조사하였고, 또 주사전자현미경을 사용하며 파단면을 조사하였다. 용접열(main heat)의 변화에 따라 실제 용접에 사용된 전류와 업셋에 따른 시편길이 감소량은 증가하였으며 이들에 관한 상관관계식을 유도하였다. 용접열 50%근 용접된 용접부의 용접업셋 크기, 기계적 강도 및 용접선 소멸등을 고려한 결과 이것이 건전한 봉단마개 용접을 위한 임계치임을 알았다. 용접열을 50%에서 75%로 변화시킴에 따라 Zircaloy-4 용접부의 미세조직은 basketweave, Widmanstatten과 마르텐사이트로 변했고, 이는 용접시 최고도달 온도에 따라 냉각속도가 크게 변화했기 때문으로 사료된다. 인장시험에 의한 용접선 파단면에서 연성파괴의 dimple 형상은 2축응력에 의해 파열된 파단면의 dimple보다 크고 깊었음이 관찰되었다. 저항업셋용접부에서의 용접전류 증가에 따른 용접선의 소멸과정은 초기용접계면에 기공 존재, 이들의 수축과 소멸 및 초기계면 수축등 3단계로 구분할 수 있었다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2011년 춘계학술대회논문집
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• pp.269-274
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• 2011

A CFD analysis was performed to examine the inner channel blockage of dual-cooled fuel which has being developed for the power uprate of a pressurized water reactor (PWR). The dual-cooled fuel consists of an annular fuel pellet($UO_2$) and dual claddings as well as internal and external cooling channels. The dual-cooled annular fuel is different from a conventional solid 려el by employing an internal cooling channel for each fuel pellet as well as an external cooling channel. One of the key issues is the hypothetical event of inner channel blockage because the inner channel is an isolated flow channel without the coolant mixing between the neighboring flow channels. The inner channel blockage could cause the Departure from Nucleate Boiling (DNB) in the inner channel that eventually causes a fuel failure. This paper presents the CFD simulation of the flow through the side holes of the bottom end plug for the complete entrance blockage of the inner channel. Since the amount of coolant supply to the inner channel depends on largely the pressure loss at the side hole, the pressure loss coefficient of the side hole was estimated by the CFD analysis. The CFD prediction of the loss coefficient showed a reasonable agreement with an experimental data for the complete blockage of both the inner channel entrance and the outer channel. The CFD predictions also showed the decrease of the loss coefficient as the outer channel blockage increases.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권5호
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• pp.375-380
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• 2017

본 논문은 한국원자력연구원에서 개발 중인 소듐냉각 고속로 핵연료의 연료봉 하단 마개에 있는 관통구멍과 마운팅 레일의 원기둥 형상과의 접촉부에 발생하는 접촉 손상을 예측하기 위한 가속시험 방법을 연구한 것이다. 가속시험 조건으로서 연료봉의 유체유발진동수 및 진폭을 유한요소 해석을 통하여 구하였다. 약 35000 시간의 연료봉 수명기간을 고려한 가속시험 시간을 결정하기 위해 일반 기계부품류의 신뢰성 평가 방법을 적용하였으며, 이때 가장 보수적인 형상 모수와 원자로 내에서의 연료봉 파손허용 개수 기준 및 연료봉 피복관 재료인 HT-9강의 피로수명 데이터를 이용하였다. 시편의 개수를 5개로 하였을 때, 최종적으로 계산된 가속 시험시간은 각 시편 당 16.5시간이었다. 가속시험 후 전체 시편에 어떠한 접촉손상도 관찰되지 않을 때 연료봉의 수명기간 중 $B_{0.004}$ 수명이 신뢰수준 99%로 보장되는 것으로 평가하였다.