• Nuclear Engineering and Technology
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• 제44권3호
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• pp.273-282
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• 2012

A new effective methodology for optimizing the enrichment of low-enriched zones as well as gadolinia fuel ($UO_2/Gd_2O_3$) rod designs in PLUS7 fuel assemblies was developed to minimize the maximum peak power in the core and to maximize the cycle lifetime. An automated link code was developed to integrate the genetic algorithm (GA) and the core design code package of ALPHA/PHOENIX-P/ANC and to generate and evaluate the candidates to be optimized efficiently through the integrated code package. This study introduces an optimization technique for the optimization of gadolinia fuel rod designs in order to effectively reduce the peak powers for a few hot assemblies simultaneously during the cycle. Coupled with the gadolinia optimization, the optimum enrichments were determined using the same automated code package. Applying this technique to the reference core of Ulchin Unit 4 Cycle 11, the gadolinia fuel rods in each hot assembly were optimized to different numbers and positions from their original designs, and the maximum peak power was decreased by 2.5%, while the independent optimization technique showed a decrease of 1.6% for the same fuel assembly. The lower enrichments at the fuel rods adjacent to the corner gap (CG), guide tube (GT), and instrumentation tube (IT) were optimized from the current 4.1, 4.1, 4.1 w/o to 4.65, 4.2, 4.2 w/o. The increase in the cycle lifetime achieved through this methodology was 5 effective full-power days (EFPD) on an ideal equilibrium cycle basis while keeping the peak power as low as 2.3% compared with the original design.

• 에너지공학
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• 제13권4호
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• pp.242-258
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• 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.

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

• 분석과학
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• 제20권2호
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• pp.131-137
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• 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.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 2001년도 춘계학술발표회요약집
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• pp.60.2-60
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• 2001

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제23권3호
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• pp.321-327
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• 1991

가돌리니아 첨가 우라니아에 대한 점결함 모델이 순수 우라니아의 점결함구조를 바탕으로 하여 개발되었다. Gd 도펀트는 금속이온자리에 -1 유효전하를 지니고, 주위의 산소침입형을 밀어내어 산소침입형의 자리를 감소시킨다. 산소 공공 농도가 증가하면 Gd 도펀트는 산소공공과 집합체를 형성하게 된다. 이 점결함 모델은 Gd 도펀트의 양의 증가에 따른 산소포텐샬의 증가와 산소 대금추비율이 2일때 급속한 산소포텐샬 변화를 설명하여, 현존하는 실험값과 좋은 일치를 보였다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1996년도 추계학술발표회논문집(1)
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• pp.15-20
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• 1996

We present the result of physical studies for three integral-type burnable absorbers of gadolinia, erbia and IFBA, in the hexagonal fuel assembly. The analysis of nuclear characteristics for gadolinia and IFBA cases shows that the spectrum hardening of hexagonal fuel assembly compared to rectangular one leads to smaller reactivity hold-down worth(RHW) and less change of MTC in the negative direction per insertion of one burnable absorber rod. Erbia case, on the other hand, exhibits reversed trend in RHW and MTC due to the enhanced absorption of large resonance of Erbium at 0.5 eV It turns out to be that Erbia performs best in terms of minimizing the peak pin power and maintaining as more negative MTC as practically attainable during the entire operational phase, and IFBA provides the least residual reactivity penalty at EOC. Therefore, we take Erbium as the suitable burnable absorber and provide optimal designs of 60, 120, 180, 240 and 300 erbia-shimmed hexagonal fuel assemblies with regard to minimizing the peak pin power.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1996년도 춘계학술발표회논문집(1)
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• pp.73-79
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• 1996

현재의 원전 운용은 연료주기 비용을 최소화하여 경제성을 향상시키는 것이 세계적인 추세이다. 따라서 영광 3, 4호기 이후의 국내 원전 건설의 대부분이 될 한국 표준형 원전을 대상으로 하여, 현재 개발 중이거나 이미 실용화된 개량 원전 연료의 특성을 적용하여 실제 노심해석을 수행하고. 이에 따른 경제성 분석을 수행하였다. 노심해석은 현재의 영광 3, 4호기에 장전된 CE형 연료 및 장주기용 개량연료를 초기노심 및 평형 노심에 각각 장전하는 경우에 대하여 수행하였다. 가연성 흡수체는 현재 사용중인 Gadolinia 및 Integral Fuel Burnable Absorber(IFBA) 가연성 흡수체를 사용하여 분석하였다. 그 결과 현재의 CE형 연료에서 사용하는 0.382" 연료봉보다 0.374"의 연료봉이 중성자 경제성 측면에서 유리하며, Gadolinia보다 IFBA가 반경방향 첨두출력 계수의 제어를 쉽게할 수 있슴이 밝혀졌다. 그 외에 열적 여유도 증진을 위한 유량 혼합 날개의 채용과 고연소도를 위한 새로운 피복관 재료의 사용이 요청된다. 이상과 같은 결과는 향후 표준형 원전의 장주기용 개량연료를 위한 개발 방향으로 제시될 수 있다. 제시될 수 있다.

• 한국세라믹학회:학술대회논문집
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• 한국세라믹학회 2000년도 추계총회,초청강연,특별강연,연구발표회
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• pp.109.1-109
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• 2000

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 2002년도 춘계공동학술발표회요약집
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• pp.224-224
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• 2002