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핵연료의 발견과 설계

전문가 제언: ○ 혁신적인 핵연료의 발견과 설계를 용이하게 하기 위하여, 다중모델과 시뮬레이션이 열전도율, 산소 확산율 및 열팽창계수와 같은 물성에 미치는 조사효과를 예측하여야 한다. 다중규모 접근법은 점결함 농도, 화학량론 및 상안정의 예측에 초점을 맞춘 세라믹연료에 관한 결과를 이용하여 설명하고 있다. 또한 고성능 컴퓨터 시뮬레이션은 결합열전달, 확산 및 열팽창계수 그리고 UO2연료와 금속피복으로 구성된 연료 요소내에서의 기포의 형성과 발생의 원인파악에 필요하다.

○ 본 논문에서는 특히 첨단의 혁신적인 핵연료를 개발하기위한 국제적 전략을 소개하였다. 신소재의 발견과 설계를 촉진하기 위하여 다음 네 가지 구상을 제안하는 바이다. 첫째, 재료 발견 및 설계 기관을 건립한다. 둘째, 실험데이터, 모델(수학적 표현) 및 시뮬레이션(코드)의 국제 지식베이스를 만든다. 셋째, 교육을 개선한다. 넷째, 국제 공동연구 기관을 개설한다.

○ 혁신적인 연료개발의 필수요소는 원자로의 에너지원인 핵분열물질의 열적, 기계적 및 화학적 물성을 이해하는 것이다. 앞에서 기술된바 있는 U-Pu연료의 다중규모 접근법이 Th(ThO2에 의거한 연료는 이미 현존하고), Am(일부 혼합산화물 연료) 그리고 세라믹스, 합금 및 복합재료와 같은 연료형태의 Np, Cm 및 이들의 혼합물을 함유하는 다성분 시스템으로 확대될 수 있다.

○ 향후 차세대 원자로용으로 개선된 핵연료를 개발하기 위해서는, ① 2원상과 3원상과 같은 부 시스템 자유에너지의 이론에 근거한 모델의 개발, ② 종(악티늄족, 핵분열 생성물, 산소, 질소 등)의 이동성 이론에 근거한 모델의 개발, ③ 혁신적인 연료의 주요 후보인 다성분계의 결합, 열과 중성자 전달, 종확산(species diffusion) 및 변형의 시뮬레이션을 수행한다.

저자: M. Stan
자료유형: 학술정보