Radioactive corrosion product specimens were analyzed using an electron probe microanalyzer (EPMA) and X-ray image mapping. It is difficult to analyze the composition of radioactive corrosion products using an EPMA due to the size and rough shape of the surfaces. It is particularly challenging to analyze the composition of radioactive corrosion products in the form of piled up, small grains. However, useful results can be derived by applying a semi-quantitative analysis method using an EPMA with X-ray images. A standard-less, semi-quantitative method for wavelength dispersive spectrometry. EPMA analysis was developed with the objective of simplifying the analytical procedure required. In this study, we verified the reasonable theory of semi-quantitative analysis and observed the semi-quantitative results using a sample with a good surface condition. Based on the validated results, we analyzed highly rough-surface radioactive corrosion products and assessed their composition. Finally, the usefulness of the semi-quantitative analysis was reviewed by verifying the results of the analysis of radioactive corrosion products collected from spent nuclear fuel rods.
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.
현재 전 세계적으로 설계단계에서 부식 생성물과 방사성 핵종의 양을 예측하는 프로그램에 대해서는 개발되거나 개발중인 프로그램이 다양하다. 그러나 원자력 발전소 해체 시 발생하는 방사화 부식생성물의 양을 평가하는 코드에 대한 개발은 이루어지지 않고 있어 정확한 산정에 어려움이 있다. 원자로 용기, 원자로 구성품 및 인접 구조물에서의 특성 원소의 중성자 조사로 인한 방사화재고량을 평가하기 위해서는 원자로의 고정된 구조물을 대표하는 모든 영역에서의 평균 중성자속과 구조물의 물질조성 및 원자로 운전이력 등을 이용하여 평가해야 한다. 본 논문에서는 설계단계에서 사용되는 1차 계통의 부식생성물과 방사성 핵종의 양을 예측하는 CORA, PACTOLE, CRUDSIM, CREAT 및 ACE 코드를 분석하였다. 향후 연구에서는 제염해체 폐기물 발생량 평가에 대한 사용가능성과 개선점을 찾아 부식생성물량 산정에 정확성을 높이고자 한다.
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.
TTo comply with increasingly strict regulations for protection against radiation exposure, many nuclear power plants have been working ceaselessly to reduce and control both the radiation sources within power plants and the radiation exposure experienced by operational and maintenance personnel. Many research studies have shown that deposits of irradiated corrosion products on the surfaces of coolant systems are the main cause of occupational radiation exposure in nuclear power plant. These corrosion product deposits on the fuel-clad surface are also known to be main factors in the onset of axial offset anomaly (AOA). Hence, there is a great deal of ongoing research on water chermistry and corrosion processes. In this study, a magnetic filter with permanent magnets was devised to remove the corrosion products in the coolant stream by taking advantage of the magnetic properties of the corrosion products demonstrated a removal efficiency of over 90% for particles above 5${\mu}m$. This finding led to the construction of an electromagnetic device that causes the metallic particulates to flocculate into larger aggregates of about 5${\mu}m$ in diameter by using a novel application of electromagnetic flocculation on radioactive corrosion products.
원자력 발전소 내 외부 계통의 표면에 침적된 방사성핵종은 원자로 구조재 및 핵분열생성물의 부식생성물 활성화에 의해 생성된다. 특히, 1차계통 내부에서 물과 부식된 표면 사이의 지속적인 마찰은 냉각재와 부식생성물을 혼합하게 만든다. 그리고 이것들은 계통을 따라 순환한다. 본 논문에서는 설계단계에서 사용되는 1차 계통의 부식생성물과 방사성 핵종의 양을 예측하는 CRUDTRAN, DISER, MIGA-RT 및 CPAIR 코드를 분석하였다. 또한, CRUDTRAN을 이용하여 국내 경수로 1차계통내 부식생성물 거동을 예측하였다. 본 연구목적은 웨스팅하우스형 원전의 실제 데이터로 계산된 값을 측정값과 비교하여 부식생성물 평가 모델의 신뢰도를 향상시키는데 있다.
Final disposal of radioactive waste generated from Nuclear Power Plant (NPP) requires the detailed knowledge of the natures and quantities of radionuclides in waste package. Many of these radionuclides are difficult to measure and expensive to assay. Thus it is suggested to the Indirect method by which the concentrations of DTM (Difficult-to-Measure) nuclide is decided using the relation of concentrations (Scaling Factor) between Key (Easy-to-Measure) nuclide and DTM nuclide with measured concentrations of Key nuclide. In general, scaling factor is determined by using of log mean average (LMA) and regression. These methods are adequate to apply most corrosion product nuclides. But in case of fission product nuclides and some corrosion product nuclides, the predicted values aren't well matched with the original values. In this study, the models using artificial neural network (ANN) for C-14 and Sr-90 are compared with those using LMA and regression. The assessment of models is executed in the two parts divided by a training part and a validation part. For all of two nuclides in the training part, the predicted values using ANN are well matched with the measured values compared with those using LMA and regression. In the validation part, the accuracy of the predicted values using ANN is better than that using LMA and is similar to or better than that using regression. It is concluded that the predicted values using ANN model are better than those using conventional model in some nuclides and ANN model can be used as the complement of LMA and regression model.
Radioactive Corrosion Products (CRUD) which are generated by the neutron activation of general corrosion products at the nuclear power plant are the major source of occupational radiation exposure. Most of the CRUD has a characteristic of showing strong ferrimagnetisms. Along with the new development and production of permanent magnet (rare earth magnet) which generates much stronger magnetic field than the conventional magnet, new type of magnetic filter that can separate CRUD efficiently and eventually reduce radiation exposure of personnel at nuclear power plant is suggested. This separator consists of inner and outer magnet assemblies, coolant channel and container surrounding the outer magnet assembly. The rotational motion of the inner and outer permanent magnet assemblies surrounding the coolant channel by driving motor system produces moving alternating magnetic fields in the coolant channel. The CRUD can be separated from the coolant by the moving alternating magnetic field. This study describes the results of preliminary experiment performed with the different flow rates of coolant and rotation velocities of magnet assemblies. This new magnetic filter shows better performance results of filtering the magnetite at coolant (water). How rates, rotating velocities of magnet assemblies and particle sizes turn out to be very important design parameters.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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