| 학회 |
한국재료학회 |
| 학술대회 |
2010년 봄 (05/13 ~ 05/14, 삼척 팰리스 호텔) |
| 권호 |
16권 1호 |
| 발표분야 |
E. Frontiers of Materials Research(선도 재료연구) |
| 제목 |
핵연료봉의 조사후 기계적 특성 시험기술 개발 |
| 초록 |
상용 원자력발전소에서 사용하고 있거나 신규 개발된 핵연료 집합체의 연료봉에 대한 조사후 건전성 평가 또는 핵연료 피복관 및 플레넘스프링에 대한 설계개선 및 해석을 위한 기계적 특성을 평가하기 위하여 핵연료 피복관 및 프레넘스프링에 대하여 다양한 조사후 기계적 특성 시험기술을 개발하였다. 피복관은 핵연료 집합체의 골격체에 조립되는 연료봉을 구성하는 부품으로서 소결체를 지지하고 연소 중 핵분열생성물의 냉각수로의 유출을 막는 기능을 가진다. 따라서 피복관의 설계 해석 및 수명 말에서의 건전성 평가를 위해서는 중성자 조사 전후의 인장, 압축 및 굽힘시험을 통하여 조사에 따른 기계적 특성, 특히 연성 및 강도 자료가 제공되어야 한다. 또한 피복관에는 가공 중 발생한 결함 또는 연소 중 데브리스 프레팅(debris fretting) 및 PCI(pellet-cladding interaction)로 인한 결함 등이 존재하며, 연소 중 중성자 조사 및 수소화물 생성 등으로 인하여 연성(ductility)이 크게 저하한 피복관에서는 발생한 축방향 균열이 빠르게 진전하여 피복관의 불안정 파괴를 일으키게 된다. 따라서 축방향 균열 발생에 따른 피복관의 사용 중 건전성을 평가하기 위해서는 파괴역학 개념의 도입이 필요하며, 이를 위하여 불안정 균열성장의 개시점에 상당하는 파괴인성을 평가하는 파괴인성시험기술 그리고 피복관의 제조과정 및 운전 중에 흡수된 수소가 수소화물로 석출됨으로 인한 지연수소화물 균열(delayed hydride cracking, DHC) 시험기술이 필요하다. 본 논문에서는 피복관에 대한 조사후 기계적 시험기술로서 피복관의 연성 및 강도를 평가하기 위한 횡 및 종방향 인장시험, 압축시험, 굽힘시험, 불안정 균열성장 개시점을 평가하기 위한 파괴인성시험 그리고 연소 중 피복관에 함입된 수소화물이 균열진전거동에 미치는 영향을 검토하기 위한 지연수소균열시험을 수행하였다. 또한 연료봉 내에 장입되는 프레넘스프링에 대해서는 중성장 조사에 따른 스프링의 스프링시험기술을 개발하였다. 이와 같은 개발된 시험기술에 대한 핫셀 내에서의 적용성을 검토하였다. |
| 저자 |
김도식, 백승제, 김길수, 유병옥, 주용선, 안상복, 전용범
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| 소속 |
한국원자력(연) |
| 키워드 |
핵연료봉; 중성자 조사; 조사후 기계적 특성; 핫셀; 인장; 굽힘; 압축; 파괴인성; 지연수소균열; 프레넘스프링
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