Evaluation of Fuel Cladding Failures from the Fission Product Activities in the Reactor Coolant

원자로 냉가수내의 핵분열생성물 방사에 의한 핵연료피복관 파손 평가

An efficient procedure of evaluating the fuel cladding failures occurring in the normal operations of typical PWR's has been investigated through the analysis of fission product(FP) activities in the reactor coolant using an analytical model, FIPREL code. Performed by this code is an extensive study on the sensivities of FP activities to such physical parameters as enrichment, turnup, and operation temperature of failed fuel rod as well as the effective failure size quantified in terms of the magnitude of gap release coefficient. The results of study are generally in agreement with those by PROFIP method. In the presence of tramp uranium the portion of activities released from failed rod is separated by an iterative calculation based on the activity ratios of fission nuclides chemically more stable than iodines. Obtained are the linear power density and the number of failed rods, the effective failure size, and the mass of tramp uranium. The operation experiences of 4 cycles of Kori Unit 1 are analyzed and the results show that the model is highly reliable for the survey and evaluation of fuel rod conditions during reactor operations.

FIPREL 전산코드를 사용하여 원자로 냉각수 내의 핵분열 생성물에 의한 방사능을 분석함으로써 PWR의 운전시에 발생하는 핵연료 피복관 파손을 평가할 수 있는 효과적인 절차를 모색하였다. 이 코드를 이용하여 핵연료의 농축도, 연소도, 가동온도 및 갭유출계수의 크기로 정량화되는 실제적 파손 크기등의 물리적 파라미터에 대해서 핵분열 생성물의 방사능이 나타내는 민감도에 대한 방대한 계산을 실시하였으며 그 결과는 PROFIP방법에 의한 것과 대체적으로 일치한다. 노출 우라늄이 존재하는 경우에는 옥소보다도 화학적으로 더 안정된 핵종간의 방사능비에 근거하여 반복계산을 실시함으로써 파손된 핵연료 봉에서 유출된 방사능만을 분리해 낸다. 개발된 전산코드로 파손 핵연료봉의 선형출력 밀도, 갯수, 실제적 파손 크기 및 노출우라늄의 질량등을 계산할 수 있다. 고리 1호기의 4주기에 걸친 운전 경험을 이 모텔에 의해 분석한 결과에 의하면 본 모델은 원자력발전소 정상운전시 핵연료봉의 상태를 감시·평가하는데 아주 적합한 것으로 판명되었다.