크러드 및 붕소(B) 침착 억제 기술 개요
축방향출력편차 (AOA, Axial Offset Anomaly)는 원전 연료 피복관 상단부에 누적되는 붕소의 열중성자 흡수로 인한 출력 불균일이 나타나는 현상이다. 원전의 고연소화 및 장주기 운전에 의해 심화되고 있으나 정확한 메카니즘은 아직도 규명되지 못하고 있다. 본 연구를 통해 원전 핵연료 표면을 실증적으로 고온고압 실증장치를 제작하여 크러드 생성을 모사하고, 수화학적 변수와 크러드 생성과의 관계를 정량적으로 파악하여 최적의 원전 수화학 제어 조건을 도출하였다.
그림 1. 원전 크러드 모사 실증 시험 장치
크러드 침착 실증 장치를 통한 수화학 제어 기술 개발
원전 1차계통 수화학 분위기에서 핵연료 피복관 재료의 AOA를 실증하기 위해 그림 1과 같은 Test Loop를 국내 최초로 자체 설계하고 제작 완료하였다. 1차계통 수화학 지침을 개선하기 위하여, 그림 2와 같이 붕산 및 LiOH 농도 변화가 핵연료피복관 재료의 Deposit 형성에 미치는 영향에 관한 실증시험 자료를 생산하였다. 핵연료 운전 시기 (초기, 중기 및 말기)가 핵연료피복관 재료의 Deposit 형성에 미치는 영향에 관한 실증시험 자료를 생산하였고 이 자료는 국내 원전의 수화학 제어 전략 수립에 이용될 예정이다.
그림 2. 원전 수화학 운전 조건에 따른 크러드 침적 거동
수화학 운전 전략 개발
원전의 고연소도, 장주기화 및 출력 증강 추세에 따라 AOA 문제는 더욱 심화될 것으로 예상된다. 향후 고연소도 장주기 운전을 하는 원전에서 발생하는 AOA 문제에 효과적으로 대처하기 위하여, 1차계통 수화학 지침 개선이 필요한 것으로 판단되며, 본 과제에서 확보한 실증 시험자료는 원전 수화학 운전 전략 수립시 필요한 기술 자료로 활용할 수 있다. 특히 장주기/고연소 원전 운전의 주요 기술과제인 고 pH 운전을 향후 국내 원전에 도입하기 위한 근거 자료를 제공할 수 있다. 크러드 침착 실증 기술을 통해 원전 출력 향상 및 방사성 크러드 저감에 따른 원전 방사선량 저감의 기대효과를 얻을 수 있다.