• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권12호
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• pp.4798-4808
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• 2022

The porous corrosion deposits (known as CRUD) adhered to the cladding have an important effect on the heat transfer from fuel rods to coolant in PWRs. The vapor film is the main constituent in the two-phase film boiling model. This paper presents a vapor film thickness correlation, associated with CRUD porosity, CRUD chimney density, CRUD particle size, CRUD thickness and heat flux. The dependences of the vapor film thickness on the various influential factors can be intuitively reflected from this vapor film thickness correlation. The temperature, pressure, and boric acid concentration distributions in CRUD can be well predicted using the two-phase film boiling model coupled with the vapor film thickness correlation. It suggests that the vapor thickness correlation can estimate the vapor film thickness more conveniently than the previously reported vapor thickness calculation methods.

• 한국압력기기공학회 논문집
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• 제19권2호
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• pp.109-116
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• 2023

This study presents a CRUD modelling to simulate the thermal resistance behavior of CRUD, deposited on the surface of a cladding tube of a fuel assembly. When heat produced from fuels transfers to a coolant through a cladding tube, the CRUD acting as an additional thermal resistance is expressed as two layers, i.e., a solid oxide layer and an imaginary fluid layer, which are added to the experimental tube's heat structure of the MARS-KS input data. The validation calculation for the experiments performed in UNIST-DISNY facility showed that the center and surface temperatures of the cladding tube increased as the porosity and the steam amount inside pores of the CRUD got higher. In addition, the temperature gradient in the imaginary fluid layer was calculated to be larger than that in the solid oxide part, indicating that the steam amount inside the layer acted more largely as thermal resistance. It was also evaluated through sensitivity calculations that the cladding tube temperature was more sensitive to the CRUD porosity and the steam amount in pores than to the inlet flow rate of the coolant.

• Corrosion Science and Technology
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• 제13권4호
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• pp.145-151
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• 2014

The objectives of this study are to investigate the effect of the concentration ratios of Ni and Fe ions on crud deposition onto the fuel cladding surface in the simulated primary environments of a pressurized water reactor. Crud deposition tests were conducted in the Ni and Fe concentration ratios of 20:20 ppm, 39:1 ppm and 1:39 ppm at $325^{\circ}C$ for 14 days. In the case of the same Ni and Fe ion ratio (20:20), nickel ferrite with a polyhedral shape was formed. Nickel oxide deposits with a needle shape were formed in the condition of high Ni to Fe ion ratio (39:1), While polyhedral iron oxide and needle-like nickel oxide formed in the condition of low Ni to Fe ion ratio (1:39). The amount of deposits increased, when Fe oxides were formed. This indicates that Fe rich oxides stimulated Ni oxide deposition.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 2004년도 추계학술발표회 발표논문집
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• pp.977-978
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• 2004

• 방사성폐기물학회지
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• 제12권3호
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• pp.211-216
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• 2014

발전소 구조재료의 일반부식에서 기인된 부식생성물은 연료 표면에 침적되어 방사화되고, 다시 노외로 방출되어 계통 선량율을 증가시킨다. 본 연구에서는 방사화된 크러드의 생성과정에 대한 이해를 높이고자 연료 크러드의 비방사능 값과 노내 체류시간을 계산하였다. 노내 체류시간 계산시 모핵종이 조사기간 동안 지속적으로 일정한 양만큼 침적되는 것으로 가정하였다. 본 연구에 활용된 연료 크러드 시료는 한울1호기 17차 O/H시 fuel scraping을 통해 채취되었으며, 본 연구를 위해 원소성분 분석과 핵종 분석이 수행되었다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권5호
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• pp.1676-1685
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• 2021

We develop a new high-fidelity multiphysics model to simulate boron chemistry in the porous Chalk River Unidentified Deposit (CRUD) deposits. Heat transfer, capillary flow, solute transport, and chemical reactions are fully coupled. The evaporation of coolant in the deposits is included in governing equations modified by the volume-averaged assumption of wick boiling. The axial offset anomaly (AOA) of the Seabrook nuclear power plant is simulated. The new model reasonably predicts the distributions of temperature, pressure, velocity, volumetric boiling heat density, and chemical concentrations. In the thicker CRUD regions, 60% of the total heat is removed by evaporative heat transfer, causing boron species accumulation. The new model successfully shows the quantitative effect of coolant evaporation on the local distributions of boron. The total amount of boron in the CRUD layer increases by a factor of 1.21 when an evaporation-driven increase of soluble and precipitated boron concentrations is reflected. In addition, the concentrations of B(OH)₃ and LiBO₂ are estimated according to various conditions such as different CRUD thickness and porosity. At the end of the cycle in the AOA case, the total mass of boron incorporated in CRUD deposits of a reference single fuel rod is estimated to be about 0.5 mg.

• 방사성폐기물학회지
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• 제8권2호
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• pp.91-97
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• 2010

국내 원자력발전소의 가동년수 경과에 따른 방사능 오염증가로 제염공정에 대한 관심은 점차 점증되어 가고 있다. 화학제염은 방사성폐기물의 생성과 방사선량율을 낮추는데 매우 중요하다. 이에 앞서, 원전 주요 계통 및 부품 등의 화학제염을 위해서는 대상 재질에 적합한 산화제 및 제염제를 우선 선정하여야 한다. 이를 위해서는 제염대상물 혹은 제염대상 계통에서 채취한 크러드에 대한 각종 분석을 실시하여 크러드의 화학조성 및 결정구조에 대한 정보를 확보해야 하나 실제적으로 방사능을 띤 계통으로부터 시료를 직접 채취할 수 있는 특별한 프로그램이 마련되어 있지 않는 한 극히 제한된 방사능을 띠고 있는 부식산화물의 자료만을 얻을 수 있다. 크러드의 조성은 모재의 성분과도 밀접한 관계가 있기 때문에 재장전 주기에 따라서도 차이가 많다. 따라서 가능한 한 제염대상을 선정한 다음 제염대상으로 채취한 크러드에 대한 각종 분석자료를 확보하거나 분석을 실시하여야 한다. 본 논문은 미확보 시료에 대한 대안으로 모의크러드를 다양한 방법으로 제조하는 기술에 대해 언급하였다. 금속 산화물과 금속 수화물이 12가지의 각기 다른 방법으로 실제 시료와 유사한 화학조성과 결정구조를 지닌 모의크러드의 합성에 사용되어졌다. CRUD#4(압력용기속의 금속산화물)와 CRUD#10(하이드라진 전 처리후 도가니속의 금속산화물)시료가 Type 1, 2에 대해 가장 양호하게 합성되어졌다. 이들 크러드 시료들은 특별한 장비를 사용하지 않고도 짧은 시간 내에 반응이 이루어지고 많은 량의 시료를 쉽게 합성할 수 있게 됨으로서 제염제와 제염공정을 개발하는데 매우 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 2003년도 춘계학술발표대회 요약집
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• pp.296.2-296.2
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• 2003

• 방사성폐기물학회지
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• 제3권1호
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• pp.31-40
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• 2005

발전소 내 방사화 부식생성물의 대부분을 차지하고 있는 니켈 페라이트계 부식생성물을 모사 발생시키기 위한 고온 고압용 장치를 제작하여 연구를 수행하였다. 배관형 포집기를 이용한 부식생성물 발생장치로부터 방사화 부식생성물과 가장 유사한 부식생성물을 얻을 수 있었다. 발전소에서 입자성 부식생성물이 발생되는 원리인 온도에 따른 용해도 차이를 구현하기 위하여 270$\^{circ}$C에서 부식반응이 일어나 상대적으로 높은 온도를 가진 포집용 장치에 부식생성물이 포집되도록 장치를 제작하였으며 , 발생된 부식생성물은 주사전자현미경 관찰과 EDAX를 통한 조성분석으로 그 특성을 관찰하였다. 부식생성물은 포집 된 위치 에 따라서 침상 형태의 산화물과 결정 형태의 산화물로 나뉘었으며, 조성 분석 결과 결정 형태의 부식생성물이 니켈 페라이트로서 발전소에서 발생되는 입자성 부식생성물과 유사한 것을 알 수 있었다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제1권1호
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• pp.73-79
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• 2003

가압경수형 원자력발전소 일차계통에서 발생되는 방사성 부식생성물(크러드)은 원자력발전소 작업종사자 피폭의 주요원인이다. 또한, 최근 원자력발전소의 장주기운전 추세에 따라 장기간 노심에 침적된 방사성 부식생성물은 hideout 현상으로 노심의 출력에 영향을 주는 축방향이상출력 (AOA) 현상의 원인이 되고 있다. 크러드의 주요 성분은 마그네타이트, 니켈 페라이트, 코발트 페라이트가 주를 이루며, 이러한 산화물 형태는 강자성의 자기적 성질을 가지고 있다. 따라서, 전자석과 영구자석의 적절한 배치를 통하여 자기장을 발생시켜 크러드를 제거하는 필터 개발을 위해 개념 설계를 하였다. 기존의 필터와 달리 유체의 흐름을 방해하지 않아 압력저하 현상이 발생하지 않고, 연속적으로 사용할 수 있는 장점이 있다. 크러드 제거 기술의 하나로써 활용될 수 있을 것으로 기대된다.