• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1999년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.119-126
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• 1999

농축우라늄 고체핵연료를 사용하는 기존의 발전용 원자로 개념에서는 냉각기능의 상실 또는 반응도 상실사고와 같은 극심한 열적 불균형에 의해 핵연료의 온도가 급격히 증가하고, 결과적으로 핵연료의 파손 및 용융으로 발전할 수 있다. 본 연구는 이러한 기존 발전로의 고유 안정성 문제를 획기적으로 해결할 수 있는 혁신형으로서 Th/$^{233}$ U 용융염핵연료주기를 사용하며 원자로계통 전체를 원자로용기에 내장하는 일체형 원자로개념의 AMBIDEXTER (Advanced Molten-salt Break-even Inherently-safe Dual-mission Experimental and TEst Reactor) 원자력 에너지시스템의 동특성을 해석하기 위해 수행되고 있다.(중략)

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2003년도 가을 학술논문집
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• pp.363-367
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• 2003

우라늄 산화물의 금속전환을 위해 고온 용융염 중에서 전기화학적 환원공정에 대한 관심이 고조되고 있다. 본 공정은 우라늄 산화물뿐만 아니라 다른 악틴족 원소 산화물 및 일부 희토류원소 산화물 역시 금속으로 환원되는 장점을 가지고 있다. 이러한 금속산화물들은 독창적으로 고안된 일체형 음극 및 불활성 양극을 이용하여 금속으로 환원되며, 음극에서 발생된 산소 이온은 양극으로 전달되어 산화됨으로서 산소기체를 발생시킨다. 용융염 중에서 알칼리 및 알칼리토류 산화물에 대한 전기화학적 거동은 아직 완전히 밝혀지지 않았으며, 후행핵연료주기의 단위공정으로서 개발중에 있다. 사용후핵연료의 열 부하는 주로 세슘 및 스트론슘에 의한 것으로, LiC1 용융염 중에서 세슘, 스트론슘 및 바륨 산화물에 대한 용해 속도 및 환원전위를 고찰하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제16권3호
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• pp.169-179
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• 1984

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.

• Corrosion Science and Technology
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• 제11권6호
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• pp.213-217
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• 2012

1) 선진 핵연료주기시설 관련 규제기술과 관련하여 인허가 안전심사의 경험이 없으며, 선진 핵연료주기시설 인허가를 위한 규제체계 및 안전성 평가방법 등의 개발이 필요한 단계이며 관련기기와 제반 공정에서 재료의 내식성을 평가하는 기준마련이 시급하다. 2) 선진 핵주기시설 관련 국내 기술수준을 분석하였고 그 핵심 공정인 전해환원, 전해정련, 전해제련공정의 실험변수를 조사하고 평가 필요항목을 정리하였다. 3) 전해환원과 전해정련공정의 경우 Hot-cell 내에 수분 및 산소가 일정 수준 이하로 유지되는 경우, 재료의 부식은 고려하지 않아도 되나 우라늄 잉곳 제조 공정에서 수냉 코일을 사용하게 되는 경우 물에 의한 부식을 고려해야 한다. 4) 전해 제련공정의 경우 LCC, RAR, Cd 증류공정에서 플랜지의 O-ring을 보호하기 위해 수냉 코일을 사용하게 되는 경우 물에 의한 부식을 고려해야 한다.

• 에너지공학
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• 제13권4호
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• pp.242-258
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• 2004

한국원자력연구소에서는 기존의 일체형 가연성 독봉과 다른 이중구조로 된 가연성독봉 개념을 제시하였다. 이중구조 가연성독봉(Erbia Duplex BP)은 내부에 Natural U+Gd$_2$O$_3$, 외부에는 Enriched $UO_2$+Er$_2$O$_3$를 배열시킨 구조이다. 이러한 독봉은 장주기 노심에서 기존의 Gadolinia BP과 동일한 반응도제어를 할 수 있을 것이라 예상된다. 이중구조 가연성독봉의 핵적 타당성을 확인하기 위해 24개월 주기용 한국표준형원자로를 비교대상으로 선정하였으며, 기존 연구된 여러 가지 독봉설계안들과 4가지 핵특성에 대하여 비교 분석하였다. 핵특성 평가 결과, 이중구조가연성 독봉은 비교대상보다 무한증배계수, 첨두봉출력인자, 반응도억제가, 감속재온도계수측면에서 모두 유리한 경향을 보였다. 설계변수에 따른 민감도분석을 통해 도출한 최적화된 핵연료집합체를 이용하여 노심적용 타당성을 확인하였다. 주기길이, 첨두출력 및 감속재온도 계수를 비교하였으며 전 노심해석결과 주기길이가 비고대상보다 4-7일 길게 나타났다. 이러한 결과는 등가의 독봉집합체를 설계했음에도 불구하고 노심에 장전되는 우라늄의 양이 서로 달라서 생기는 현상으로 판단된다. 하지만 전체적인 핵특성을 비교해보면 이중구조 가연성독봉을 장전한 노심이 비교대상노심보다 다소 유리하면서도 거의 비슷함을 알 수 있었다. 마지막으로 경제성 평가를 통해 장주기 노심에서의 이중구조 가연성독봉의 제조 가능성 및 적용 타당성이 충분히 확인되었다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제23권3호
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• pp.352-362
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• 1991

가압 경수로의 노심 설계에 있어서 제한된 우라늄 자원의 효율적인 이용을 위한 다양한 방안으로 장주기 운전, 고연소도 및 저누출 장전 모형 통을 강구하고 있는 추세이다. 이러한 노심들은 원자로 운전 주기 전반에 걸친 공간적 출력 분포 제어와 잉여 반응도 제어를 위해 가연성 독물질을 사용하고 있다. 이와 관련하여 가연성 독물질 관리의 최적화 연구가 다각도로 진행되고 있다. 본 연구에서는 1990년도부터 국내 가압 경수로에 국산 핵연료가 장전되기 시작하면서 가도리니아 독봉을 사용하고 있으며 장차 주된 가연성 독물질로 쓰일 예정이므로 이에 대해서 분석을 수행하였다. 분석 결과 가도리니아 독봉은 열중성자 흡수 단면적이 매우 큰데서 기인한 특이한 연소 특성을 보이고 있다. 특히 집합체 내에서의 가도리니아 독봉의 위치에 따라 매우 다양한 출력 분포를 보이고 있다. 이러한 다양한 출력 분포 중에서 노심의 반경 방향 첨두 출력을 가능한 낮게하는 집합체 내에서의 가도리니아봉 위치 최적 선정을 위한 방법론을 제시하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제23권2호
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• pp.165-173
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• 1991

가압경수로의 사용후핵연료를 CANDU 원자로에 재순환시키는, 이른바, 탄뎀 핵연료주기가 본 연구에서 다루어졌다. 이러한 방식으로 가압경수로의 사용후핵연료를 활용하는 것은 우라늄자원의 이용을 개선시킬뿐만 아니라 사용후핵연료 저장능력의 부족도 다소 해결할 수 있을 것이다. 핵연료를 재순환 시키는데 있어서는 CANDU 원자로의 수정을 최소화하는 방향으로 연구가 진행되었으며 본 연구에서는 9종의 핵연료가 고려되었다. 탄뎀 핵연료는 크게 핵연료재가공과 노심재구성의 두 분야로 나뉘어지는데, 핵연료 재가공의 경우, 가압경수로의 사용후핵연료는 처리되고 현재의 37 봉형 격자구조인 핵연료 다발에 맞도록 다시 성형가공되며 노심재구성의 경우, 가압경수로 사용후핵연료는 단지 격자 구조를 해체하고 CANDU의 격자길이에 맞춰 재구성만 된다. 각 탄뎀 핵연료 옵션에 대하여, 허용연소도와 출력분포를 계산하기 위해 노심연소계산이 수행되었다. 또한 경제성에 대한 접근으로 각 핵연료 옵션에 대한 핵주기비가 계산되었다. 그 결과 본 연구에서 다루어진 대부분의 탄뎀 핵연료 옵션이 경제성이 있었을 뿐만 아니라 기술적인 타당성이 있었다.

• 원자력산업
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• 제36권11호
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• pp.29-44
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• 2016

1980~1990년대 OPR1000 기술 자립을 추진할 때도 그랬지만 한국은 원자력 기술 자립에 대한 도전이 선진국에 비해 늦었지만 과학기술자의 열정과 정부의 적극적인 지원으로 오늘날 원자력 선진국이 될 수 있었고, 원자력산업을 해외 수출 산업으로서 다양한 노력을 시도하고 있다. 특히 국내 가동 중인 원전은 외국과 차별되게 1기당 고장 정지율이 0.1건으로 외국 평균의 5.5건과 크게 대별된다. 또한 운전 신뢰성을 나타내는 발전소 가동률도 10% 이상 차로 월등히 높다. 한마디로 한국은 가장 원전의 기술 개발과 운영을 잘하고 있는 원전 선진국임을 자타가 인정하고 있다. 그러나 현재의 기술 수준에 머물면 미래 원전 기술에서는 다른 선진국 내지 중국, 인도 등 신흥국에 그 자리를 양보할 수밖에 없을 것이다. 미래 원자력이란 시대적 요건인 고유 안전성과 지속 가능성을 확보하고 경제성과 함께 핵확산 저항성이 전제되는 원자력 신기술로서 세계와의 경쟁 대상이다. 여기에 핵연료 자원의 유한성에 지속 가능성을 확보하기 위해서 우라늄 효율을 극대화하는 제4세대의 고속로 개발까지 우리나라는 선도적 위치로 가야 한다. 이 기술 개발 역시 출발은 늦었지만 적극적인 개발을 추진하고 있어 소듐고속로의 시현 원자로인 PGSFR을 2028년까지 완성하는 목표를 달성하면, 이를 근간으로 세계 선진국의 경쟁 대열에 나설 수 있다. 정부의 적극적인 지원이 선도적 위치에 갈 수 있는 지름길이다. 고속로 기술 개발과 관련하여 사용후핵연료(SF)의 국가 정책이 아직 확정되지 않아 재활용주기를 전제하고 있는 고속로 개발에 어려움을 주고 있다. 따라서 SF 부지를 2028년까지 확정하는 일정과 함께 국가 SF 정책이 조속히 확정되어야 한다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제20권3호
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• pp.165-169
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• 1988

Tandem 핵연료 주기에 관한 연구의 일부로써 CANDU 원자로에 활용할 수 있는 우라늄과 플루토륨의 양을 추정하기 위해 국내 가압경수형 원자력 발전로에서 발생되는 사용후 핵연료속의 이들 핵종의 잔존량을 ORIGEN2 코드를 사용하여 각 호기별 각 batch별로 계산하여 연도별 발생량과 누적량을 구하였다. 1호기부터 10호기까지의 가압경수형 원자력 발전소를 대상으로 하였다. 계산결과 0.7내지 0.8w/o의 U-235가 주종을 이루며 또한 핵분열성 플루토늄도 상당량 배출되고 있다. 이것은 처음에 예상했던 0.8내지 0.9w/o보다 적은 값인데 이는 한전에서 제공한 연소도가 일반적인 경우보다 다소 높은 값을 나타내기 때문이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.191-191
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• 1999

Extended X-ray Absorption Fine Structure (EXAFS)는 일반적으로 널리 사용하는 X선 회절분광기로 분석하기 힘든 chemical 또는 biological system의 structural analyses에 매우 유용한 분석방법이다. 특히 세라믹이나 유전체 비정질 재료의 미세 원자 구조에 관한 정보를 얻는데는 가장 강력한 분석방법중의 하나로 알려져 있다. 현재까지 대부분의 EXAFS 실험은 방사광 가속기를 이용하여 수행하였다. 그런데 신제품 개발의 순환주기가 급속하게 단축되는 현실적인 문제에 부응하기 위하여 실험실에서 EXAFS 실험을 수행할 수 있는 system을 개발하게 되었다. 개발한 XIEES 장비는 rotating anode 형의 18kW X-ray source, Optical system, Detection system, Stepping motor control system, vacuum system, Utility 등으로 구성하였다. Optical system에서의 6개의 Johanson type monochromator를 사용하여 분석가능한 x-ray energy range를 480eV에서 41keV까지 구현하였다. 이는 산소에서 우라늄까지 분석이 가능함을 의미하는 것으로, 산화물 연구에 많이 활용할 것으로 기대한다. XIEES는 투과 및 형광 X-ray를 검출할 수 있는 기능과 X-ray에 의해 여기 되는 모든(광전자, Aiger 전자, 이차전자)들을 검출할 수 있는 기능을 갖추고 있는데 이를 Total Electron Yield 측정이라고 한다. Total Electron Yield 측정은 박막 시료와 같이 투과가 되지 않는 시료를 분석할 뿐만 아니라, 경원소 분석, 낮은 에너지에서 흡수 edge가 나타나는 L-edge 측정을 통한 전자 구조 분석 등에 유용한다. 실험실용 XIEES 장비는 방사광가속기에 비해 x-ray flux가 크게 뒤지는 문제와 Total Electron Yield를 측정하는 데 있어서 source에서 나오는 x-ray beam이 진공용기 안에서 산란되어 이차전자를 여기하고 이 이차전자들이 전자검출기에 유입되어 측정에 영향을 미치는 background 문제 등이 있다. 이 두 가지 문제를 해결하기 위하여 Capillary tube를 사용하였다. 본 연구에서는 실험실용 XIEES 장비를 소개하고 이를 이용하여 Cu standard 시료에서 측정한 EXAFS 결과와 Capillary tube를 사용하여 얻은 x-ray flux 증진 및 background 제거 효과에 대해서 발표한다.