• Composites Research
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• 제35권3호
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• pp.161-174
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• 2022

SiC 섬유강화 복합체는 경수형 원자로의 안전성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 사고저항성 핵연료 피복관 소재이다. 지르코늄 합금 피복관 및 금속기반 사고저항성 핵연료 피복관에 비해, 중대 사고 환경에서도 우수한 구조적 안정성을 가지고 부식 속도가 매우 낮아, 사고 시 원자로의 온도를 낮추고 사고 진행을 늦출 수 있다. 본 논문에서는 현재 개발되고 있는 사고저항성 SiC 복합체 핵연료 피복관의 개념 및 가동/사고환경에서의 다양한 특성, 상용화를 위해 해결해야 할 다양한 이슈에 대해서 소개하고자 한다.

• Tribology and Lubricants
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• 제38권4호
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• pp.136-142
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• 2022

This paper investigates the enhanced wear performance of a CrAl coated accident tolerant fuel (ATF) cladding. In the wake of the Fukushima accident, extensive research on ATF with respect to improving the oxidation resistance of cladding materials is ongoing. Since coated Zr claddings can be applied without major changes to the criteria for reactor core design, many researchers are studying coatings for claddings. To improve the quality of the CrAl coating layer, optimization of the manufacturing process is imperative. This study employs arc ion plating to obtain improved CrAl coated claddings using CrAl binary alloy targets through an improved coating method. Surface roughness and adhesion are improved, and droplets are reduced. Furthermore, the coated layer has a dense and fine microstructure. In scratch tests, all the tested CrAl coated claddings exhibit a superior resistance compared to the Zr cladding. In a fretting wear test, the wear volume of the CrAl coated claddings is smaller compared to the Zr cladding. Furthermore, the coated cladding manufactured through the improved process exhibits better wear resistance than other CrAl coated claddings. Based on these results, we suggest that fine microstructure is attributed to a mechanically and microstructurally robust CrAl coating layer, which enhances wear resistance.

• Composites Research
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• 제29권1호
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• pp.40-44
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• 2016

원자력발전소에서 사용되고 있는 핵연료 피복관은 핵분열 생성물들의 외부 유출을 방지하기 위해 고온 고압의 냉각수 분위기에서 우수한 산화저항성을 가져야 한다. 그러나 후쿠시마 원전사고의 LOCA(Loss-Of-Coolant-Accident)와 같은 중대사고에서 핵연료의 피복관과 수증기 사이의 격렬한 반응으로 인해 급격한 고온산화를 동반한 다량의 수소발생으로 수소폭발을 방지하기 위한 핵연료의 개발이 요구되고 있다. 이에 따라 핵연료 피복관의 안전성 향상을 위해 내방사선성이 우수하며 높은 강도와 산화, 부식에 대한 내화학적 안정성 및 우수한 열전도도 의 특성을 갖는 SiC와 같은 구조용 세라믹스가 활발히 연구되고 있다. $SiC_f/SiC$ 복합체 보호막 금속 피복관은 지르코늄 피복관 튜브에 SiC 섬유를 필라멘트 와인딩 한 후 Polycarbosilane을 polymer로 함침하여 기지상을 형성하는 공정을 이용하였다. 따라서 이렇게 제조한 $SiC_f/SiC$ 복합체 금속 피복관을 Drop Tube Furnace를 이용한 열충격에 따른 시편의 산화 및 미세조직을 분석하였다.

• 한국압력기기공학회 논문집
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• 제13권2호
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• pp.75-83
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• 2017

In severe accident conditions of light water reactors, the loss of coolant may cause problems in integrity of zirconium fuel cladding. Under the condition of the loss of coolant, the zirconium fuel cladding can be exposed to high temperature steam and reacted with them by producing of hydrogen, which is caused by the failure in oxidation resistance of zirconium cladding materials during the loss of coolant accident scenarios. In order to avoid these problems, we develop a multi-metallic layered composite (MMLC) fuel cladding which compromises between the neutronic advantages of zirconium-based alloys and the accident-tolerance of non-zirconium-based metallic materials. Cold pilgering process is a common tube manufacturing process, which is complex material forming operation in highly non-steady state, where the materials undergo a long series of deformation resulting in both diameter and thickness reduction. During the cold pilgering process, MMLC claddings need to reduce the outside diameter and wall thickness. However, multi-layers of the tube are expected to occur different deformation processes because each layer has different mechanical properties. To improve the utilization of the pilgering process, 3-dimensional computational analyses have been made using a finite element modeling technique. We also analyze the dimensional change, strain and stress distribution at MMLC tube by considering the behavior of rolls such as stroke rate and feed rate.