| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2013년 가을 (11/06 ~ 11/08, 제주롯데호텔) |
| 권호 | 19권 2호 |
| 발표분야 | C. 에너지/환경 재료(Energy and Environmental Materials) |
| 제목 | 사용후핵연료 피복관 공기중산화거동 및 kinetics |
| 초록 | 사고시 핵연료 피복관의 열화를 야기하는 고온 산화에 관한 연구는 주로 노심에서의 냉각수상실사고(In-core LOCA)가 발생했을 경우를 가정한 고온 수증기 분위기에서의 산화거동 및 열화속도와 직접적으로 관련이 있는 반응속도에 관한 연구가 주류를 이루어 왔으며, 이에 관한 시험자료는 BJ kinetic model 및 CP kinetic model 등을 비롯하여 매우 많이 보고되어 왔다. 그러나 사용후핵연료 저장조내 저장수조의 냉각수상실사고(Out-of-core LOCA) 혹은 냉각기능 상실의 경우 노심에서의 사고와 달리 공기분위기에 노출이 되므로 고온의 공기분위기에서의 산화반응 속도를 정확히 측정하는 것이 열화속도를 예측하는데 있어서 매우 중요함에도 불구하고 독일의 카를스루에 연구소 및 일부 연구기관에서의 시험자료 외에는 매우 부족한 실정이다[1-3]. 이에 본 연구에서는 저장수조의 냉각수상실사고 혹은 냉각기능상실사고를 가정하여 공기중에 사용후핵연료봉이 노출되었다고 보고 공기중 산화거동 및 산화속도를 측정 평가하였다. 저장조 냉각기능 상실사고시 가능한 시나리오 가운데 분당 50℃의 속도로 온도가 상승한다고 가정하고, 온도 상승 과정 및 등온과정에서 600-1400℃ 온도영역에서 각 온도별로 공기분위기에서의 공기와의 노출시간에 따른 무게증가(weight gain) 거동을 TGA를 이용하여 실시간으로 측정하였다. 그 결과, 공기와의 산화반응시간에 따른 무게증가거동은 2차함수에 가까운 무게증가 거동이 나타나며 그 후 특정시점을 지나 반응속도가 증가하는 천이현상이 나타남을 확인하였다. 또한, 반응속도의 천이현상은 1200℃ 및 1400℃와 같은 고온에서는 나타나지 않았으며 이는 산화막의 보호적 성질이 고온에서 유지되기 때문으로 사료된다. 마지막으로 공기중 반응속도를 2차함수로 도출하였다. |
| 저자 | 김선기, 방제건, 전태현 |
| 소속 | 한국원자력(연) |
| 키워드 | 사용후핵연료 저장조; 냉각수상실사고; 공기중 산화; kinetics |
