사용후핵연료 FE 모델링 기법 및 실험계획법을 이용한 핵연료집합체 연료봉 장입변수 최적설계 (Optimization of Fuel Rod Insertion Variables for Nuclear Fuel Assembly Using Spent Nuclear Fuel FE Modeling Method and Design of Experiments)

서지정보

· 발행기관 : 대한기계학회
· 수록지 정보 : 대한기계학회논문집 A / 45권 / 10호 / 915 ~ 944페이지
· 저자명 : 이재준, 이제원, 손세익, 이성기, 김재훈

초록

핵연료집합체는 크게 구조건전성을 담당하는 골격체와 UO2 소결체를 포함하는 다수의 연료봉으로 구성된다. 각 연료봉은 골격체 내 지지격자 셀에 마찰력을 동반한 억지끼워맞춤으로 장입되고, 이때 발생한 장입하중에 의해 제조 후 집합체는 횡방향으로 변형된다. 각 지지격자 셀마다의 연료봉 장입력을 알아보기 위해 시험 및 해석을 수행하였고, 도출한 장입력을 바탕으로 장입 시 발생하는 골격체 부가하중 및 장입 후 발생하는 연료봉 탄성복원 하중을 산출하였다. 집합체 특성시험 결과를 기반으로 하는 사용후핵연료 FE 모델링 기법과 장입력을 바탕으로 산출한 하중들을 이용하여 집합체 전체 FE 모델을 최적화하였다. 최적 FE 모델과 직교배열표 기반 실험계획법을 이용하여, 집합체 변형 최소화를 목적으로 하는 최적의 연료봉 장입변수(장입순서 및 속도)를 도출하였다.

영어초록

Nuclear fuel assembly (FA) typically comprises several fuel rods with UO2 pellets and a skeleton that is responsible for structural integrity of the FA. When fuel rods are inserted into the grid cells of the skeleton, specific insertion forces are applied at the rods and skeleton, and the FA may be deformed by these forces after manufacturing. Tests and finite element (FE) analyses are performed to obtain the insertion forces of the fuel rods on the grid cells. The loads added at the skeleton during insertion and elastic recovery loads of the rods after insertion are calculated using the insertion forces. The FE model for the FA is then optimized using the spent nuclear fuel (SNF) FE modeling method and the two calculated loads; the SNF FE modeling method is based on characteristic tests of the FA. Further, the insertion variables of the fuel rods, i.e., insertion velocity and sequence, are optimized using the FE model and design of experiments based on an orthogonal array.

참고자료

· 없음