핵연료 피복재의 파괴특성 평가방법 개발

연구목적

 피복재는 반응로 내에서 핵연료와 냉각수를 격리시키며 핵연료를 고정시키는 역할을 하고있다. 피복재는 냉각제 상실사고(Loss-Of-Coolant Accident: LOCA)나 반응도사고(Reactivity Initiated Accident: RIA) 등이 발생했을 때 핵 생성물에 의한 내압의 증가로 인해 가장 먼저 파손이 되는 부분이기도 하다. 피복재가 파손되면 그 이상 사고가 진전되지 않았어도 방사능이 누출되므로 원자로의 가동을 중단시키게 되어 실질적으로 전력공급이 중단된다. 원전의 안정적인 가동을 위해서는 피복재의 파괴특성을 알아야한다. 본 연구개발의 최종목표는 가압경수로 원자로용 핵연료 피복재의 파괴특성 평가방법을 개발하고 파괴기준을 제시하는 것이다.

연구내용

-소형시험편 인장시험

 피복관으로 가공전과 가공후의 피복관 파괴특성에 차이가 있으므로 가공된 피복관으로부터 재료를 채취하여 소형시험편을 제작하여 기본적인 물성치를 획득한다. 얻어진 결과를 해석데이터로 사용한다.

-링 인장시험

 내압이 작용할 때 피복관이 파괴되는 주요인은 원주방향 응력이므로, 원주방향 특성을 평가하기 위하여 링형 인장시험을 수행한다. 얻어진 결과를 사용하기 위해서는 해석을 이용하여 링 변환선도를 구해야 한다.

-링 고온 인장시험 및 일축 크리프 시험

 링 시험편을 이용하여 피복재 사용온도 이상인 350∼600℃에서 인장시험과 일축 크리프 시험을 수행하여 고온 특성을 파악한다.

-이축 크리프 파열시험

 밀봉시험편을 이용하여 이축 크리프 파열시험을 수행하고 크리프 파괴기준을 제시하고 앞서의 고온 특성들과 연관지어 파열특성 평가 방법을 마련한다.