| 학회 |
한국재료학회 |
| 학술대회 |
2010년 가을 (11/11 ~ 11/12, 무주리조트) |
| 권호 |
16권 2호 |
| 발표분야 |
E. Advanced Materials and processing Technology(첨단재료공정기술) |
| 제목 |
핵연료 골격체의 조사후 기계적 시험기술 개발 |
| 초록 |
경수로용 핵연료 집합체는 골격을 이루는 지지격자, 상단고정체, 하단고정체, 안내관, 계측관 등이 용접, 나사체결 및 벌지체결에 의하여 조립되어지며, 이렇게 조립된 골격체에 연료봉을 삽입함으로써 집합체를 구성하게 된다. 최근 핵연료의 고연소도화가 추진되면서 집합체의 노내 체제기간이 증가하여 중성자에 의한 조사취화 및 수소함유량의 증가에 따른 수소취화 등 최초 설계 및 제작 시에 고려되었던 집합체 구조부품들의 기계적 특성이 크게 저하된다. 따라서 새로운 핵연료 집합체의 개발을 위한 설계 해석 그리고 기존 핵연료 집합체의 수명 말까지의 건전성을 평가하기 위해서는 각 구조부품들의 사용 중 조건을 모사할 수 있는 다양한 조사후 기계적 특성 시험기술을 개발하고, 이들을 통합하여 핵연료 집합체 전체의 건전성 평가를 위한 조사성능 검사 시스템을 구축하여야 한다. 본 논문에서는 상용 원자력발전소에서 사용 중 또는 신규 개발 중인 핵연료 집합체 구조부품의 조사후 기계적 특성 자료를 취득하기 위하여 다양한 조사후 기계적 시험기술을 개발하였다. 시험의 대상이 되는 조사 시편은 고방사선을 띄므로 핵연료 골격체에 대한 조사후 기계적 시험기술은 한국원자력연구원 조사재시험시설 핫셀 내에서의 시험환경 및 조사 시편을 취급하는 원격조종기에 의한 원격조작 특성 등을 고려하였다. 첫 번째로 각 구조부품들에 대한 각각의 기계적 특성시험을 수행할 수 있는 시험기술을 개발하였다. 사용 중 연료봉을 직접 지지하고 연료봉과 안내관의 간격을 유지하기 위하여 사용되는 지지격자는 각 셀에 2개씩의 스프링과 2개씩의 딤플을 가지도록 견고한 구조로 설계 제작된다. 그러나 스프링은 원자로 내에서 중성자 조사에 의하여 강성의 변화를 나타내어 기존의 기능을 상실할 수도 있다. 이에 지지격자의 각 셀에 대한 스프링 특성시험을 위하여 지지격자를 고정하기 위한 그립 및 스프링에 하중을 작용시키기 위한 하중부하용 환봉으로 구성된 시험장치를 제작하였다. 또한 핵연료 집합체의 조립 및 운송 중 발생할 수 있는 횡방향 하중에 의한 지지격자의 좌굴특성을 검토하기 위하여 정적 좌굴시험 장치를 개발하였다. 이 장치에는 지지격자의 상 및 하면에 균일한 압축하중을 가하기 위한 구형 베어링과 지지격자의 폭방향 변형을 허용하기 위한 LM 가이드를 장착하였다. 운전 중 핵연료 집합체가 냉각재의 부양력에 의하여 들리지 않도록 핵연료 집합체에 누름력 제공하는 기능을 가지는 상단고정체의 누름스프링은 상단고정체를 고정하는 하부 그립 그리고 균일한 압축하중을 부하하기 위한 구형 베어링이 장착된 상부 그립으로 구성하였다. 두 번째로 각 구조부품들을 조립하기 위하여 사용되는 용접 및 연결부에 대한 조사후 특성시험 기술을 개발하였다. 이와 같이 개발한 핵연료 골격체 조사후 기계적 시험기술들을 통합하여, 사용 중인 핵연료 골격체의 조사후 건전성 평가 및 성능개선 그리고 신규 핵연료 개발을 위한 설계 자료를 생산 공급하기 위한 조사성능 검사시스템을 구축할 계획이다. |
| 저자 |
김도식, 백승제, 유병옥, 김기하, 주용선, 안상복, 전용범
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| 소속 |
한국원자력(연) |
| 키워드 |
핵연료 골격체; 조사후기계시험; 지지격자; 상단고정체; 안내관; 용접부; 연결부;
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