• 제목/요약/키워드: Nuclear Fuel Irradiation Test

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A Thermal Conductivity Model for LWR MOX Fuel and Its Verification Using In-pile Data

  • Byung-Ho Lee;Yang-Hyun Koo;Jin-Silk Cheon;Je-Yong Oh;Hyung-Koo Joo;Dong-Seong Sohn
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제34권5호
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    • pp.482-493
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    • 2002
  • The MOX fuel for LWR is fabricated either by direct mechanical blending of UO$_2$ and PuO$_2$ or by two stage mixing. Hence Pu-rich particles, whose Pu concentrations are higher than pellet average one and whose size distribution depends on a specific fabrication method, are inevitably dispersed in MOX pellet. Due to the inhomogeneous microstructure of MOX fuel, the thermal conductivity of LWR MOX fuel scatters from 80 to 100 % of UO$_2$ fuel. This paper describes a mechanistic thermal conductivity model for MOX fuel by considering this inhomogeneous microstructure and presents an explanation for the wide scattering of measured MOX fuel's thermal conductivity. The developed model has been incorporated into a KAERI's fuel performance code, COSMOS, and then evaluated using the measured in-pile data for MOX fuel. The database used for verification consists of homogeneous MOX fuel at beginning-of-life and inhomogeneous MOX fuel at high turnup. The COSMOS code predicts the thermal behavior of MOX fuel well except for the irradiation test accompanying substantial fission gas release. The over-prediction with substantial fission gas release seems to suggest the need for the introduction of a recovery factor to a term that considers the burnup effect on thermal conductivity.

핵연료 노내조사시험설비의 시공 현황 (The Construction Status of Fuel Test Loop Facility)

  • 박국남;이정영;김학노;유현재;유성연
    • 대한설비공학회:학술대회논문집
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    • 대한설비공학회 2007년도 동계학술발표대회 논문집
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    • pp.305-309
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    • 2007
  • FTL(Fuel Test Loop) is a facility that confirms performance of nuclear fuel at a similar irradiation condition with that of nuclear power plant. FTL construction work began on August, 2006 and ended on March, 2007. During Construction, ensuring the worker's safety was the top priority and installation of the FTL without hampering the integrity of the HANARO was the next one. The installation works were done successfully overcoming the difficulties such as on the limited space, on the radiation hazard inside the reactor pool, and finally on the shortening of the shut down period of the HANARO. The Commissioning of the FTL is to check the function and the performance of the equipment and the overall system as well. The FTL shall start operation with high burn up test fuels in early 2008 if the commissioning and licensing progress on schedule.

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조사시험용 압력용기의 조립 및 시험 (The Assembly and Test of Pressure Vessel for Irradiation)

  • 박국남;이종민;윤영중;전형길;안성호;이기홍;김영기;케네디
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제33권2호
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    • pp.179-184
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    • 2009
  • The Fuel Test Loop(FTL) which is capable of an irradiation testing under a similar operating condition to those of PWR(Pressurized Water Reactor) and CANDU(CANadian Deuterium Uranium reactor) nuclear power plants has been developed and installed in HANARO, KAERI(Korea Atomic Energy Research Institute). It consists of In-Pile Section(IPS) and Out-of Pile System(OPS). The IPS, which is located inside the pool is divided into 3-parts; the in-pool pipes, the IVA(IPS Vessel Assembly) and the support structures. The test fuel is loaded inside a double wall, inner pressure vessel and outer pressure vessel, to keep the functionality of the reactor coolant pressure boundary. The IVA is manufactured by local company and the functional test and verification were done through pressure drop, vibration, hydraulic and leakage tests. The brazing technique for the instrument lines has been checked for its functionality and performance. An IVA has been manufactured by local technique and have finally tested under high temperature and high pressure. The IVA and piping did not experience leakage, as we have checked the piping, flanges, assembly parts. We have obtained good data during the three cycle test which includes a pressure test, pressure and temperature cycling, and constant temperature.

핵연료 노내조사시험설비 설치공사 완료 (The Construction Work Completion of the Fuel Test Loop)

  • 박국남;이정영;지대영;박수기;심봉식;안성호;김학노;이종민
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회A
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    • pp.291-295
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    • 2007
  • FTL(Fuel Test Loop) is a facility that confirms performance of nuclear fuel at a similar irradiation condition with that of nuclear power plant. FTL consists of In-Pile Test Section (IPS) and Out-Pile System (OPS). FTL construction work began on August, 2006 and ended on March, 2007. During Construction, ensuring the worker's safety was the top priority and installation of the FTL without hampering the integrity of the HANARO was the next one. Task Force Team was organized to do a construction systematically and the communication between members of the task force team was done through the CoP(community of Practice) notice board provided by the Institute. The installation works were done successfully overcoming the difficulties such as on the limited space, on the radiation hazard inside the reactor pool, and finally on the shortening of the shut down period of the HANARO. Without a sweet of the workers of the participating company of HEC(Hyundae Engineering Co, Ltd), HDEC(HyunDai Engineering & Construction Co. Ltd), equipment manufacturer, and the task force team, it is not possible to install the FTL facility within the planned shutdown period. The Commissioning of the FTL is on due to check the function and the performance of the equipment and the overall system as well. The FTL shall start operation with high burn up test fuels in early 2008 if the commissioning and licensing progress on schedule.

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Remote NDT for Inspection of Reactor Vessel Components of fast Breeder Test Reactor

  • Anandapadmanaban, B.;Srinivasan, G.;Kapoor, R.P.
    • 비파괴검사학회지
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    • 제23권5호
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    • pp.520-525
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    • 2003
  • Fast Breeder Test Reactor (FBTR) is a 40MW (thermal) / 13.2MW (electrical), Plutonium - Uranium mixed carbide fuelled, sodium cooled, loop type nuclear reactor operating at Indira Gandhi Centre for Atomic Research (IGCAR), Kalpakkam. Its main aim is to generate experience in operation of fast reactors and sodium systems and to serve as an irradiation facility for development of fuels and structural materials fur fast reactors. Nuclear reactors pose difficulties to the NDT techniques used to monitor the conditions of the internal components. Sodium cooled fast breeder reactors have their own typical difficulties in using the NDT techniques. These are due to the need for operation in aggressive environment of nuclear radiation and sodium (molten/vapour), as well as the need to maintain leak tightness of a very high order during all states of reactor operation and shutdown for fuel handling, maintenance and remote inspection. This paper discusses the following NDT techniques, which have been successfully used for the past 15 years in FBTR: (i) Periscope and Projector, (ii) Core Co-ordinate Measuring Device and, (iii) Optical fiberscope. The inspection using these techniques have given confidence for further reactor operation at high power by giving useful data on the conditions of the components inside the reactor vessel.

방사선환경에서 ACP 주요부품의 신뢰도 평가 (Reliability Evaluation of ACP Component under a Radiation Environment)

  • 이효직;윤광호;임광묵;박병석;윤지섭
    • 방사성폐기물학회지
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    • 제5권4호
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    • pp.309-322
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    • 2007
  • 이 논문은 사용후핵연료 차세대관리공정(ACP)에 사용되는 주요부품에 대한 방사선영향에 대하여 다룬다. 평가대상 부품으로는 중요도가 높은 것들 중에서 선택하였는데, AC 서보모터, 포텐쇼미터, 열전대, 가속도계, CCD 카메라를 그 대상으로 하였다. AC 서보모터의 경우 ACP 핫셀 내 조작기에 여러개가 사용되고 있고, 공정장치의 일부에 사용되고 있다. 포텐쇼미터는 조작기 관절의 절대 각도를 측정하기 위해 사용된다. 열전대는 금속전환장치 등의 반응기 온도 측정을 위해 사용된다. 가속도계는 탈피복시 발생하는 이상을 사전에 감지하기 위한 용도로 탈피복장치에 부착되어 있고, CCD 카메라는 조작기와 함께 공정 휴지기간에 영상 In-situ 이상감시를 하기 위한 용도로 사용된다. 다양한 방사선 중 감마선은 전기, 전자 및 로봇 부품에 가장 치명적이라고 알려져 있으므로 본 연구에서는 Co-60선원을 사용하는 감마조사시설을 이용해 방사선 영향을 평가하였다. 방사선조사결과 CCD 카메라를 제외한 다른 부품들은 방사선에 매우 강인한 특성을 보였다. 누적조사선량에 대한 각 대상 부품의 고유한 특성변화 데이터를 얻었고, 대상 부품의 성능을 보장할 수 있는 기준인 손상분기점에 대한 평가 자료를 얻을 수 있었다

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고연소도 사용후 핵연료의 가열산화와 고온가열을 통한 미세조직 변화고찰 (Study of morphology on the Oxidation and the Annealing of High Burn-hp $UO_2$ Spent Fuel)

  • 김대호;방제건;양용식;송근우;이형권;권형문
    • 방사성폐기물학회지
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    • 제3권4호
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    • pp.301-307
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    • 2005
  • 조사후 핵연료 가열(PIA장비)를 이용한 고연소도 UO2 사용후 핵연료의 산화 및 가열후 미세조직의 변화를 관찰하였다. 울진 2호기에서 한국원자력연구소 조사후시험시설로 이송된 국산 경수로용 고연소도 사용후 핵연료는 봉평균 연소도가 57,000 MWd/tU-rod avg.이였다. 본 시험에 사용된 시편은 국부연소도 65,000 MWd/tU UO2 소결체의 고형체 200 mg을 사용하였다. 본 시편을 사용후 핵 연료 가열(PIA) 시험장비를 이용하여 핫셀 내에서 3시간의 산화시험과 연속적으로 $1,400^{\circ}C$ 까지 가열하였다. 결정립경계까지의 산화를 위하여 $500^{\circ}C$에서 헬륨 50 ml, 표준공기 100 ml를 흔합한 산화분위기로 3시간을 유지하였다. 핵분열기체 방출거동을 알기위해 시험 전과정중에 85Kr의 방출량을 베타 측정기와 감마 측정기를 이용하여 실시간으로 측정 하였다. 가열시험이 종료된 후 전자주사현미경을 이용하여 미세구조의 변화를 관찰하였다. 시험결과 가열하는 동안 핵분열생성물은 UO2기지의 결정립경계와 표면으로 이동된 것을 관찰하였다. 이 시편은 환원과정을 통하여 재구조화 되었고, $5\~10\;{\mu}m$ 정도의 결정립크기를 가진 것으로 나타났다.

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노외 실험을 통한 가압경수형 핵연료 피복재의 항복거동연구 (Out-of-Pile Test for Yielding Behavior of PWR Fuel Cladding Material)

  • Yi, Jae-Kyung;Lee, Byong-Whi
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제19권1호
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    • pp.22-33
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    • 1987
  • 원자력 발전소에 있어서 정상가동 상태나 이상동작시에 핵연료 피복관의 건전성 확보와 연관하여 피복재의 항복거동은 중요한 문제이다. 급격한 출력상승 상황에서 이산화 우라늄 소결체와 피복관 사이의 노내 조사거동의 차이는 소결체와 피복관 사이에 Contact Pressure를 야기 시킨다. 만일 이 Contact Pressure가 Zircaloy 피복관의 Yield Pressure에 도달하면 피복관에는 영구변형이 일어난다. 이 변형은 원자로의 출력이 정상상태로 회복되더라도 존재하므로 소결체와 피복관 사이의 Gap을 증대시킨다. 이러한 상황을 묘사하기 위해 본 논문에서는 구리 Mandrel과 Zircaloy사이의 열팽창 차이를 이용하는 Mandrel 팽창 실험을 실행했다. 실험 결과 측정된 Zircaloy 피복관의 외경 팽창치와 본 논문에서 유도된 수학적 관계식들을 이용하여 온도에 따른 Zircaloy 피복관의 내부항복압력과 항복응력, 피복재의 항복에 따른 핵연료 소결체와 피복관 사이의 Gap 증대를 구하고, 항복 거동에 따른 온도의 영향을 보기 위해 항복과정의 활성화 에너지를 구했다. 본 실험과 분석에서 얻어진 이들 결과들은 다른 실험 결과들과 상당히 일치하였으며, 이것으로 볼 때 본 논문에서 유도된 관계식들과 Mandrel 팽창 실험이 Zircaloy 피복관의 항복거동과 Gap Expansion 측정에 신뢰성이 있음을 알 수 있었다.

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