• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권3호
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• pp.741-751
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• 2021

There has been a deep interest in trying to find better-performing fuel clad motivated by the desire to decrease the likelihood of the reactor barrier failure like what happened in Fukushima in recent years. In this study, the effect of move towards accident tolerant fuel (ATF) cladding as the most attracting concept for improving reactor safety is investigated for SMART modular reactor. These reactors have less production cost, short construction time, better safety and higher power density. The SiC and FeCrAl materials are considered as the most potential candidate for ATF cladding, and the results are compared with Zircaloy cladding material from reactor physics point of view. In this paper, the calculations are performed by generating PMAX library by DRAGON lattice physics code to be used for further reactor core analysis by PARCS code. The differential and integral worth of control and safety rods, reactivity coefficient, power and temperature distributions, and boric acid concentration during the cycle are analyzed and compared from the conventional fuel cladding. The rod ejection accident (REA) is also performed to study how the power changed in response to presence of the ATF cladding in the reactor core. The key quantitative finding can be summarized as: 20 ℃ (3%) decrease in average fuel temperature, 33 pcm (3%) increase in integral rod worth and cycle length, 1.26 pcm/℃ (50%) and 1.05 pcm/℃ (16%) increase in reactivity coefficient of fuel and moderator, respectively.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 2004년도 추계학술발표회 발표논문집
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• pp.917-917
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• 2004

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1999년도 추계학술발표회요약집
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• pp.259.2-259
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• 1999

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2019년도 춘계학술논문요약집
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• pp.84-85
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• 2019

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2018년도 추계학술논문요약집
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• pp.121-122
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• 2018

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2018년도 추계학술논문요약집
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• pp.123-124
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• 2018

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2018년도 추계학술논문요약집
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• pp.125-126
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• 2018

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제50권2호
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• pp.218-222
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• 2018

An oxide-dispersion-strengthened (ODS) layer was formed on Zircaloy-4 tubes by a laser beam scanning process to increase mechanical strength. Laser beam was used to scan the yttrium oxide ($Y_2O_3$)-coated Zircaloy-4 tube to induce the penetration of $Y_2O_3$ particles into Zircaloy-4. Laser surface treatment resulted in the formation of an ODS layer as well as microstructural phase transformation at the surface of the tube. The mechanical strength of Zircaloy-4 increased with the formation of the ODS layer. The ring-tensile strength of Zircaloy-4 increased from 790 to 870 MPa at room temperature, from 500 to 575 MPa at $380^{\circ}C$, and from 385 to 470 MPa at $500^{\circ}C$. Strengthening became more effective as the test temperature increased. It was noted that brittle fracture occurred at room temperature, which was not observed at elevated temperatures. Resistance to dynamic high-temperature bursting improved. The burst temperature increased from 760 to $830^{\circ}C$ at a heating rate of $5^{\circ}C/s$ and internal pressure of 8.3 MPa. The burst opening was also smaller than those in fresh Zircaloy-4 tubes. This method is expected to enhance the safety of Zr fuel cladding tubes owing to the improvement of their mechanical properties.

• 한국재료학회지
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• 제5권3호
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• pp.379-386
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• 1995

LiOH-$H_{3}$BO_{3}$ 용액중에서의 Zircaloy-4 핵연료 피복관의 부식가속과 억제현상을 조사하고 이러한 부식특성에 미치는 Li 및 B의 영향을 해석하기 위하여, 여러 조건의 LiOH-$H_{3}$BO_{3}$ 용액을 사용하여 35$0^{\circ}C$, 165bar의 고온, 고압 조건에서 Zircaloy-4 피복관의 노외 부식시험을 수행하였다. 원전 수화학 모의조건에 대응되는 용액 중에서의 부식속도의 천이는 물 분위기에서 보다 빨리 발생되고 천이후 물 분위기와 거의 유사한 부식속도를 나타내는 천이적 후의 부식거동을 보였다. 한편 pH의 변화는 부식특성에 큰 영향을 미치지 않았다. 부식가속과 억제 모의실험으로부터, 산화막내로 침투하는 Li의 양이 용액중 Li 농도에 크게 의존하며, Li 농도가 일정하게 정해진 용액의 경우 B 첨가에 관계없이 산화막내에 일정량의 Li이 농축될수 있다는 가정을 제시하였다. 또한 B 첨가에 의한 부식억제가 B 또는 B-(OH) 화합물의 산화막내 Li 침투 억제에 의한 것이 아니라 일들에 의해 산화막내로 산화성 성분의 이동이 억제되는데 기인할 수 있음을 제시하였다. 부식가속 개시점에 대응되는 산화막 두께측정 결과와 용액내 Li 농도간의 관계로부터, 용액중 Li 농도가 높을수록 부식가속이 얇은 산화막 두께에서 시작됨을 알았다. 특히 노내조건에서의 핵연료 피복관의 부식가속이 산화막내 Li 농축에 의해 일어나는 부식특성으로 해석될 수 있음을 보였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제17권3호
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• pp.193-199
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• 1985

지르칼로이-4 피복재의 요드에 의한 응력부식 균열 현상을 개량된 내부가압방법으로 조사하였다. 요드 응력부식 균열 현상을 일으키는 임계요드농도와 임계 응력이 존재하였으며, 603$^{\circ}$K의 시험 온도에서 임계요드 농도는 약 0.2mg/$\textrm{cm}^2$였고 임계 응력은 시험온도와 시편의 기계적 성질에 다라 변하였다. 파괴면을 주사전자 현미경으로 관찰한 결과, 초기 단계는 입내 파손 형태로 W-형의 균열을 포함하고 있었으며, 균열이 진행됨에 따라 입내 파손과 편성 파손이 혼합된 형태로 나타남을 알 수 있었다. 그리고 균열은 한 결정립에서 다른 결정립으로 단계적으로 전파되어 나갔다.