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Summary
목차
제1장 연구개발과제의 개요 21
제2장 국내외 기술개발 현황 23
제1절 국내 기술개발 현황 23
제2절 국외 기술개발 현황 23
제3장 연구개발수행의 내용 및 결과 26
제1절 전산체계 및 계산절차 26
제2절 집합체 수준의 TRU 재순환 집합체 설계안 개발 및 분석 27
1. 핵연료에 대한 조사 분석 27
2. 17×17 핵연료집합체 및 MOX 핵연료를 사용한 TRU 재순환 연구 29
3. Mo 첨가 미소셀 UO₂+MOX 펠렛연료 효과분석 49
4. 잉여반응도감소를 위한 가연성독봉 설계연구 52
5. 13×13 격자구조 핵연료집합체에 대한 P/D 비 효과분석 56
6. MOX핵연료봉과 FCM 핵연료봉을 동시에 사용하는 집합체 개념분석 65
제3절 TRU함유 MOX핵연료장전 노심설계 69
1. Full MOX 핵연료집합체 장전 노심설계 69
2. MOX+FCM TRISO 혼합 핵연료집합체 장전 노심설계(노심 B) 81
제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 96
제5장 연구개발의 활용계획 99
제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 100
제7장 연구장비의 구축 및 활용 결과 101
제8장 참고문헌 102
표 3.2.1. 최초공급 PWR 사용후핵연료 TRU 조성... 30
표 3.2.2. MOX 핵연료 장전 17×17 핵연료집합체 설계자료 31
표 3.2.3. Case 2 핵연료집합체에 대한 재순환주기별 TRU 핵종량 변화(방출 후 7년 냉각) 40
표 3.2.4. Case 2 핵연료집합체에 대한 재순환주기별 TRU 핵종량 변화(재순환옵션 1, 방출후 7년 냉각) 41
표 3.2.5. Case 3 핵연료집합체에 대한 재순환주기별 TRU 핵종량 변화(방출후 7년 냉각) 41
표 3.2.6. 핵연료집합체 및 재순환옵션에 따른 7주기 방출핵연료 내 TRU 조성비교(방출직후) 42
표 3.2.7. Case 3-1에서 TRU량 및 조기초 연료내 TRU 함량 비교(방출직후) 46
표 3.2.8. Case 3-2에서 TRU량 및 주기초 연료내 TRU 함량 비교(방출직후) 48
표 3.2.9. 핵연료 봉 및 핵연료 집합체 설계 인자 요약 57
표 3.2.10. 0.2%농축도 UO₂/9.5%TRUO₂ 핵연료에 대한 P/D비율 변경에 따른 TRU 소모율 및 TRU 질량 변화... 58
표 3.2.11. Case B에 대한 TRU 소모율 및 TRU 질량 변화 60
표 3.2.12. Case C에 대한 TRU 소모율 및 TRU 질량 변화 62
표 3.2.13. Case D에 대한 TRU 소모율 및 TRU 질량 변화 64
표 3.2.14. FCM 핵연료봉과 MOX핵연료봉을 동시에 사용한 집합체의 설계제원 67
표 3.2.15. FCM 핵연료봉과 MOX핵연료봉을 동시에 사용한 집합체내의 TRU질량 변화 69
표 3.3.1. Full MOX 핵연료집합체 사용 노심에 사용된 집합체 설계제원 70
표 3.3.2. Full MOX 핵연료집합체 사용 노심에 대한 재장전주기초 핵연료집합체수 74
표 3.3.3. Full MOX 핵연료집합체 사용 노심에 대한 재장전주기별 성능인자 비교 79
표 3.3.4. Full MOX 핵연료집합체 사용 노심에 대한 Pu, MA, TRU 질량흐름분석결과 80
표 3.3.5. Full MOX 핵연료집합체 사용 노심에 대한 TRU 핵종별 질량변화 분석 81
표 3.3.6. MOC+FCM TRISO 핵연료집합체 사용 노심에 사용된 집합체 설계제원 82
표 3.3.7. MOC+FCM TRISO 핵연료집합체 사용 노심에 대한 재장전주기초 집합체수 87
표 3.3.8. MOC+FCM TRISO 핵연료집합체 사용 노심에 대한 재장전주기별 성능인자 비교 92
표 3.3.9. MOX+FCM 핵연료 사용 노심에 대한 Pu, MA, TRU 질량흐름분석결과 비교 94
표 3.3.10. MOX+FCM 핵연료 사용 노심에 대한 TRU 핵종별 질량변화 분석 비교 95
그림 3.2.1. MOX 핵연료 장전 17×17 핵연료집합체 설계안 비교 31
그림 3.2.2. 2개의 재순환옵션의 비교 32
그림 3.2.3. 재순환주기별 핵연료연소에 따른 증배계수변화 비교(Case 1) 33
그림 3.2.4. 재순환주기별 핵연료연소에 따른 증배계수변화 비교(Case 2) 35
그림 3.2.5. 재순환주기별 핵연료연소에 따른 증배계수변화 비교(Case 3) 35
그림 3.2.6. Case 2 집합체에 대한 재순환주기에 따른 TRU핵종의 질량변화 36
그림 3.2.7. 재순환주기에 따른 TRU핵종별 질량(Case 2, 재순환옵션 2) 37
그림 3.2.8. 재순환주기에 따른 TRU핵종별 질량변화(Case 3) 37
그림 3.2.9. 재순환주기에 따른 반응도계수의 변화(Case 2, 재순환옵션 1) 38
그림 3.2.10. 재순환주기에 따른 반응도계수의 변화(Case 2, 재순환옵션 2) 39
그림 3.2.11. 재순환주기에 따른 반응도계수의 변화(Case 3) 40
그림 3.2.12. 냉각시간에 따른 7주기 방출 1kg TRU의 방사능 변화비교 42
그림 3.2.13. 냉각시간에 따른 7주기 방출 1kg TRU의 붕괴열 변화비교 43
그림 3.2.14. 냉각시간에 따른 7주기 방출 1kg TRU의 방사성독성 변화비교 43
그림 3.2.15. 감손우라늄 대신 외부 TRU를 공급하는 재순환옵션 44
그림 3.2.16. 재순환주기별 시간에 따른 증배계수 변화(Case 3-1) 44
그림 3.2.17. 재순환주기별 시간에 따른 감속재온도계수 변화(Case 3-1) 45
그림 3.2.18. 재순환주기별 시간에 따른 핵연료온도계수 변화(Case 3-1) 45
그림 3.2.19. 재순환주기별 시간에 따른 증배계수 변화(Case 3-2) 47
그림 3.2.20. 재순환주기별 시간에 따른 감속재온도계수 변화(Case 3-2) 47
그림 3.2.21. 재순환주기별 시간에 따른 핵연료온도계수 변화(Case 3-2) 48
그림 3.2.22. 사용 UO2 핵연료 집합체대비 Full MOX 핵연료집합체의 중성자스펙트럼 비교 49
그림 3.2.23. Mo 추가에 따른 1주기에서 증배계수변화 비교(Case 3-2) 50
그림 3.2.24. Mo 추가에 따른 1주기에서 감속재온도계수변화 비교(Case 3-2) 50
그림 3.2.25. Mo 추가에 따른 1주기에서 핵연료온도계수변화 비교(Case 3-2) 51
그림 3.2.26. Mo 추가에 따른 7주기에서 증배계수변화 비교(Case 3-2) 51
그림 3.2.27. Mo 추가에 따른 7주기에서 감속재온도계수변화 비교(Case 3-2) 52
그림 3.2.28. Mo 추가에 따른 7주기에서 핵연료온도계수변화 비교(Case 3-2) 52
그림 3.2.29. 가연성 독봉을 고려한 핵연료집합체 모형 53
그림 3.2.30. Pyrex 가연성독봉에 사용된 여러 독물질에 따른 증배계수변화 비교 54
그림 3.2.31. Pyrex 가연성독봉에 FCM BISO형태로 사용된 여러 독물질에 따른 증배계수변화 비교... 54
그림 3.2.32. 32개의 핵연료봉을 UO₂-Gd₂O₃ 형태의 가연성독봉으로 대체한 경우 증배계수 변화 비교 55
그림 3.2.33. 32개의 핵연료봉을 BISO 입자형태의 가연성독봉으로 대체한 경우 증배계수 변화 비교 55
그림 3.2.34. 13×13 핵연료집합체 단면도 56
그림 3.2.35. Case A에 대한 시간에 따른 증배계수 변화 58
그림 3.2.36. Case A에 대한 시간에 따른 감속재온도계수 변화 59
그림 3.2.36-1. Case A에 대한 P/D 비율에 따른 중성자스펙트럼 비교 59
그림 3.2.37. Case B에 대한 시간에 따른 증배계수 변화 61
그림 3.2.38. Case B에 대한 시간에 따른 감속재온도계수 변화 61
그림 3.2.39. Case C에 대한 시간에 따른 증배계수 변화 62
그림 3.2.40. Case C에 대한 시간에 따른 감속재온도계수 변화 63
그림 3.2.41. Case D에 대한 시간에 따른 증배계수 변화 64
그림 3.2.42. Case D에 대한 시간에 따른 감속재온도계수 변화 65
그림 3.2.42-1. Case A, B, C, D에 대한 중성자스펙트럼 비교(1주기초, P/D=1.35) 65
그림 3.2.43. FCM핵연료봉과 MOX핵연료봉을 동시에 사용하는 집합체모형... 66
그림 3.2.44. 재순환주기에 따른 증배계수의 변화... 67
그림 3.2.45. 재순환주기에 따른 핵연료온도계수 변화... 68
그림 3.2.46. 재순환주기에 따른 감속재온도계수 변화... 68
그림 3.3.1. Full MOX 핵연료집합체 사용 노심에 사용된 집합체모형 71
그림 3.3.2. Full MOX 핵연료집합체 사용 노심에 사용된 집합체에 대한 증배계수변화 72
그림 3.3.3. Full MOX 핵연료집합체 사용 노심에 사용된 집합체에 대한 감속재온도계수 변화 72
그림 3.3.4. Full MOX 핵연료집합체 사용 노심에 사용된 집합체에 대한 핵연료온도계수 변화 72
그림 3.3.5. Full MOX 핵연료집합체 사용 노심장전모형(1~4주기) 74
그림 3.3.6. Full MOX 핵연료집합체 사용 노심장전모형(5주기 노심) 75
그림 3.3.7. Full MOX 핵연료집합체 사용노심에 대한 재장전주기별 임계붕산농도 비교 76
그림 3.3.8. Full MOX 핵연료집합체 사용노심에 대한 재장전주기별 AO 비교 76
그림 3.3.9. Full MOX 핵연료집합체 사용노심에 대한 재장전주기별 3차원 첨두출력인자 비교 77
그림 3.3.10. Full MOX 핵연료집합체 사용노심에 대한 재장전주기별 2차원 첨두출력인자 비교 77
그림 3.3.11. Full MOX 핵연료집합체 사용노심에 대한 재장전주기별 감속재온도계수 비교 78
그림 3.3.12. Full MOX 핵연료집합체 사용노심에 대한 재장전주기별 핵연료온도계수 비교 78
그림 3.3.13. MOX+FCM TRISO 핵연료집합체 사용 노심에 사용된 집합체모형 83
그림 3.3.14. MOX+FCM핵연료 노심에 사용된 집합체에 대한 증배계수변화 84
그림 3.3.15. MOX+FCM핵연료 노심에 사용된 집합체에 대한 감속재온도계수 변화 84
그림 3.3.16. MOX+FCM핵연료 노심에 사용된 집합체에 대한 핵연료온도계수 변화 85
그림 3.3.17. MOX+FCM 핵연료 사용 노심장전모형(1~4주기 BOC) 86
그림 3.3.18. MOX+FCM 핵연료 사용 노심장전모형(5주기 노심) 87
그림 3.3.19. MOX+FCM 핵연료 사용 노심에 대한 재장전주기별 임계붕산농도 비교 88
그림 3.3.20. MOX+FCM 핵연료 사용노심에 대한 재장전주기별 AO 비교 89
그림 3.3.21. MOX+FCM 핵연료 사용노심에 대한 재장전주기별 3차원 첨두출력인자 비교 89
그림 3.3.22. MOX+FCM 핵연료 사용노심에 대한 재장전주기별 반경방향 첨두출력인자 비교 90
그림 3.3.23. MOX+FCM 핵연료 사용노심에 대한 재장전주기별 감속재온도계수 비교 91
그림 3.3.24. MOX+FCM 핵연료 사용노심에 대한 재장전주기별 핵연료온도계수 비교 91