연료봉 내압

Rod Internal Pressure. 연료봉 내부의 압력을 말하는 것으로 핵분열로 생긴 기체성 핵분열 생성물이 연소가 진행됨에 따라 소결체로부터 빠져나와 연료봉 내 자유공간^[주]에 축적되기 때문에 연료봉 내부 압력은 증가한다.

연료봉 내압은 연료봉의 건전성을 결정 짓는 주요인자로 지나치게 증가되지 않도록 설계 관리된다.

• 소결체와 피복관 사이의 간격이 존재하는 연소도 이하 ⇒ 1차계통 냉각수 압력보다 작게 유지
• 간격이 소멸되는 연소도 이상 ⇒ 소결체와 피복관 사이 간격이 재발생되게 하는 압력보다 작게 유지

연료봉 내압이 1차 계통압력보다 커지게 되는 경우 피복관에 걸리는 응력은 압축응력에서 인장응력으로 바뀌게 된다. 이 경우, 피복관의 팽창으로 인하여 소결체와 피복관 사이의 갭이 다시 발생되어 소결체와 피복관 사이의 열전도도 감소에 따른 급격한 소결체의 온도증가와 피복관 과다 변형이 발생할 수 있다.

피복관의 과다 변형이 발생한 경우에는 피복관의 팽창(Ballooning) 현상을 유발하여 원전의 사고 시 핵비등이탈 손상 가능성이 증가한다. 따라서 연료봉의 건전성을 유지하기 위하여 연료봉 내압은 소결체와 피복관 사이의 갭을 재 발생시키는 봉 내압보다 작아야 한다.

[주] 자유공간 : 연료봉에서의 자유공간은 연료봉 상부의 플레넘, 소결체와 피복관 사이의 간격, 소결체의 디쉬와 챔퍼 등으로 구성된다.

이 자료의 최초 작성 및 등록 : 박 찬오(SNEPC) copark5379@snu.ac.kr