핵연료와 핵화학공학 썸네일형 리스트형 5.1.2 금속 핵연료 [원자력기사] 5.1.2 금속 핵연료 ■ 금속핵연료란? 금속 핵연료재료는 금속 우라늄이나 금속 플루토늄 또는 그 합금을 그대로 원자로의 연료로 사용한 것을 말한다. 원자로 개발 초기에는 핵연료 밀도가 높고 가공이 용이한 금속 핵연료재료가 주로 사용 되었다. 그러나 현재 상업용 원자로에서는 앞절에서 설명한 세라믹 핵연료가 주로 사용된다. 금속핵연료 재료는 고온에서 안정적이지 못하다. 따라서 낮은 온도로 운전되는 연구용 원자로에서 U-Al, U-Mg, U-Zr 등 합금 금속 핵연료로 사용된다. 이중 U-Zr 합금이 대표적인 금속 핵연료 재료이다. 한국원자력연구원(KAERI)는 SFR원형로(PGSFR)에 장전할 금속 핵연료 집합체 시제품을 완성했다. SFR은 현재 가동중인 3세대 원전보다 지속가능성, 안전성, 경제성, 핵비.. 더보기 5.1.1 세라믹 핵연료 [원자력기사] 5.1.1 세라믹 핵연료핵연료의 재료(Nuclear Fuel Material)와 관련된 내용을 다루고 있는 본 장은 핵연료 종류 중 세라믹 핵연료와 금속핵연료의 특성을 알아볼 계획이다.먼저 핵연료재료가 가져야 하는 일반적인 특성을 살펴보자. 일반적인 특성은 핵연료 재료가 금속형태이던, 액체형태이던 간에 핵연료가 가지고 있어야 하는 효율적이고 안전하게 에너지를 발생시킬 수 있는 재료의 성질이다. ■ 핵연료 재료에 요구되는 성질 일반적으로 핵연료 재료(Nuclear Fuel Material)로서 요구되는 성질은 아래와 같다. 1) 핵분열성 물질의 원자밀도가 높은 재료2) 열전도율이 좋은 재료3) 핵분열 생성물(fission products)의 밀폐와 유지성이 좋은 재료4) 고온에서 화학적으로 안정적인 재료5.. 더보기 1.1.3 부식의 종류 [원자력기사] 1.3 부식의 종류 우리는 앞서 부식이 어떤 과정으로 발생되며, 부식을 방지하기 위해 원자력발전소의 부식을 방지하기 위한 수화학을 살펴보았다. 그렇다면, 수화학 관리를 하지 않는다면 어떠한 부식이 발생하는지 부식의 종류를 살표보자. 부식은 부식 환경에 따라 습식(Wet Corrosion)과 건식(Dry Corrosion)으로 분류되고, 부식 범위에 따라 전면부식(General Corrosion)과 국부부식(Localized Corrosion)으로 분류된다. 전 면 부 식 전면부식은 넓은 범위에 걸쳐 전면적으로 거의 똑같이 생기는 상태의 부식을 말한다. 전면부식은 부식의 속도를 토대로 수명을 예측가능하고 대책은 비교적 용이하다. 국 부 부 식 국부부식은 전면부식의 상대되는 용어로써 금속 표면의 일부에 집중.. 더보기 1.1.2 수화학 (2) [원자력기사] 1.2 수화학 (Water Chemistry) -2 수화학 관리는 전면부식과 응력부식균열에 영향을 준다. 따라서 수화학 관리는 1차계통과 2차 계통의 건전성을 유지하기 위해 반드시 필요한 관리이다. 수화학 처리에서 관리되는 항목은 대략 10가지 이상이다. 수화학 관리 목록은 다음과 같다. 1. 용존산소 2. 용존수소 3. 염소염 4. 불소염 5. 황산염 6. 리튬 7. 유기물 8. 아연 9. 불소 10. 알루미늄, 칼슘, 마그네슘, 실리카 11. pH 12. 리튬 13. 아연 이중 수화학 관리에서 주요하게 다루어 지는 요소들을 살펴보자. 1. 용존산소 (Dissolved oxygen) 용존산소는 물 속에 녹아있는 분자상태의 산소의 양을 의미한다. 일반적으로 온도가 낮을수록, 그리고 압력이 높을 수록 용존.. 더보기 1.1.2 수화학 (1) [원자력기사] 1.2 수화학 (Water Chemistry) -1 우리는 1.1절에서 부식에서 물과 산소가 필요하다는 것에 대해 알아보았다. 원자력발전소에서는 물을 냉각재로 사용하므로 산소만 있다면 발전소 내부는 부식되기 쉬운 조건이다. 따라서 발전소의 안전을 위하여 원자력발전소에 사용되는 물은 수(水)화학처리를 통하여 관리하며, 수화학의 정의는 다음과 같다. 「 원자로 금속재료의 부식과 관련하여 냉각수의 수질 및 냉각수 현상을 화학적으로 검토하는 학문 」 1차계통의 수화학 관리의 일반적인 목적은 세가지 이다. ▶ 1차계통 압력경계의 건정성 확보 ▶ 핵연료 피복재의 건전성 보장 및 핵연료 성능 유지▶ 원자로 외부의 방사선 준위 최소화 1) 1차계통 압력경계의 건전성 확보 1차계통 압력경계란 그림 1에 표시되어 있는 1.. 더보기 1.1.1 부식의 원리 [원자력기사] 1.1 부식(Corrosion)의 원리 원자력발전소는 열을 전달하고 중성자를 감속하기 위하여 물을 사용하고 있고, 많은 배관을 통하여 물이 이동한다. 따라서 원자력발전소에서는 각종 부식에 주의해야 하며, 수화학 처리를 통하여 발전소를 관리하고 있다. 원자력발전소가 아니더라고 일반적인 부식의 정의는 다음과 같다. 「주위 환경과 화학 반응으로 인하여 물질이 구성 원자로 분해되는 현상」 쉽게 말해, 금속의 부식은 표면에서 금속이 산소와 결합하여 산화되는 것을 의미한다. 금속이 산소와 결합되는 것을 억제하지 못하면 대부분의 금속은 부식때문에 파괴된다. 철은 금속 부식의 대표적인 예이다. 철이 산화되어 녹을 형성하는 반응은 아래와 같이 산화 및 환원 반응으로 구성된다. 철의 산화 : Fe → Fe2+ + 2e- .. 더보기 이전 1 다음
