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Welcome to UNIST Nuclear Thermal-Hydraulics and Reactor Safety Lab.

미래 원자력 시스템 설계 및 안전

연구 비전: 지속발전 가능한 미래 원자력 시스템 개발의 리더

연구방향 I. 신개념 혁신원자로 설계

"고유안전 피동경수로, Inherently safe, Passive Light Water Reactor"

Research Interests

1.“녹지 않는 핵연료 개발” - 열전도도가 우수한 핵연료 개발

현재 상용 중에 있는 원자력발전소는 세라믹 계열의 우라늄 핵연료(UO2)가 사용된다. 이러한 핵연료의 단점중의 하나가 낮은 열전도도이다. 이러한 한계를 극복하기 위해서 높은 열전도도를 지닌 입자를 혼합시켜 열적 특성을 높이는 연구를 수행하고 있다.

2.“첨단 핵연료 피복재 개발” – 피복재 열전달 증진 기술 개발

코팅층을 형성시켜 열전달을 활성화시키는 연구를 수행하고 있다. 활성화된 열전달은 피복재의 표면온도를 떨어뜨려서 안전측면(떨어진 온도)과 경제성측면(높은 발전용량)에서의 증진을 기대할 수 있다.

3.“첨단 냉각재 기술 개발” – 나노유체 열전달 증진 기술 개발

국내외 과학 기술 분야의 새로운 방향을 제시해 온 KISTI는 나노유체 응용기술을 10대 미래 유망기술 중 하나로 꼽았다. 유체의 열전도도가 일반 금속류에 비해 크게 제한된 냉각 성능을 나타내기 때문에 이를 향상시키기 위해 나노미터 크기의 금속입자를 순수 유체에 혼입시켜 냉각 성능을 극대화시킨 유체를 이야기한다. 이러한 나노유체 기술을 이용하여 원전의 정상운영에서의 응용뿐만 아니라 원전안전계통 및 중대사고 대처 시스템에 적용하는 연구를 수행하고 있다.

4.“첨단 시스템 설계 및 안전해석 코드 개발” – 원전 시스템 설계 코드 이용 시스템 설계 및 안전성 평가

원자력 발전소 안전성 향상을 위해서는 이와 관련된 해석코드의 수행이 필수적이다. 이러한 해석코드의 수행은 핵연료의 국부적인 부분에서 시작하여 피복재, 원자로 노심, 발전소 컴포넌트뿐 아니라 전체 계통에 대해서 이루어 진다. 이러한 연구를 수행하기 위해서 MATRA, FRAPCONE, MARS, PRISM, VISA, ANSYS 등 의 설계 해석코드들이 이용된다.

5.신개념의 혁신 원전 안전계통 및 중대사고 대처 시스템 개발

일본 후쿠시마 원전사고 이후 원전의 안전계통과 중대사고 대처에 대중의 관심이 높아지면서 이에 대한 새로운 요구가 늘어나고 있다. 즉 대규모 정전사태와 같은 상황에서도 핵연료에서 발생한 열이 안전하게 제거 될 수 있도록 하는 안전 계통에 대한 동력이 필요 없는 피동형 원전에 대한 요구가 늘어나고 있다. 기존의 계통들의 한계를 극복하고 원자력발전소의 안전성을 비약적으로 발전시키기 위해서 새로운 개념의 안전계통들이 연구되고 있다. 액체금속을 이용하여 발전소의 정지 후에 나오는 잔열을 안정적으로 제거할 수 있는 개념과 이를 이용한 핵연료가 녹았을 때의 사고를 완화하기 위한 중대사고 대처설비에 관해서도 심도 있게 연구되고 있다.

연구방향 II. 신개념 미래원자로 설계

"초장주기 고속로, Ultra-long Cycle Fast Reactor (UCFR)"

Research interest 2

사용 후 핵연료의 포화 문제 해결 및 경제적인 우라늄 자원의 확보를 위한 초장주기 고속로 기술을 통해 국가의 미래에 크게 이바지할 수 있다.  지속적인 원자력의 활용을 위하여 보다 안전하고 경제적이며 핵확산저항성이 향상된 PWR 사용후 연료와 저농축 우라늄을 초기연료로 사용하여 고연소도를 달성하면서 초장주기(30~60년)로 운전 가능한 고속로 (LCFR, Ulta-long Cycle Fast Reactor)고유개념 및 핵심기술을 개발하는 차세대 고속로 시스템 기술 중점 연구를 수행한다.

6.“고출력밀도 핵연료봉 설계” - 열전달 증진 기술 개발
7.“배기형 핵연료봉 설계”–초장주기를 위한 Vented fuel 기술 개발
8.“UCFR 설계 및 안전해석 코드 개발”–초장주기 고속로용 코드 개발
9.신개념의 혁신 원전 안전계통 개발-Ga 냉각 피동잔열제거계통 설계
10.소듐 냉각재 활성 저감 기술 개발–갈륨 및 소듐 나노유체 기술 개발