KR101483873B1 - Nuclear fuel cladding structure of sodium-cooled fast reactor capable of preventing fuel-cladding chemical interaction and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 핵연료 피복관 제조 방법 및 그 피복관에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 소듐 냉각 고속로(Sodium-cooled Fast Reactor; SFR)의 핵연료 피복관과 핵연료 사이에서의 상호작용(fuel-cladding chemical interaction; FCCI)을 방지할 수 있는 구조를 갖는 핵연료 피복관 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of manufacturing a nuclear fuel cladding tube and a cladding thereof, and more particularly, to a fuel cladding chemical interaction (FCCI) method of a sodium- cooled fast reactor (SFR) And a method of manufacturing the same.
일반적으로, 제4 세대 미래 원자력 시스템인 소듐냉각 고속로(Sodium-cooled Fast Reactor, SFR)는 고속 중성자를 이용하여 핵분열을 일으키는 원자로로서, 현재 가동중인 경수로에서 발생하는 사용후 핵연료를 원료로 사용할 수 있기 때문에 우라늄 자원의 극대화뿐만 아니라 문제로 대두되고 있는 경수로 사용후 핵연료의 양을 저감시킬 수 있어 향후 건설될 차세대 원자로의 유력한 후보로 고려되고 있는 원자로이다. Generally, a fourth-generation future nuclear reactor system, the sodium-cooled fast reactor (SFR), is a nuclear reactor that uses fission neutrons to generate nuclear fission. As a raw material, It is possible to reduce the amount of spent fuel in light water reactors, which is becoming a problem as well as maximizing uranium resources, and is considered as a potential candidate for next generation nuclear reactors to be built in the future.
SFR 핵연료는 산화물 형태의 사용후 핵연료를 건식 처리 후 용융염에서 용융시켜 전해환원을 이용하여 금속으로 가공하는 파이로프로세싱 공정으로 제조하며 이의 견지에서 SRF 핵연료로 금속연료가 유력하게 고려되고 있다. SFR fuel is produced by a pyro-processing process in which oxidized spent fuel is melted in molten salt after dry processing and then processed into metal by electrolytic reduction. From this point of view, metallic fuel is strongly considered as SRF fuel.
SFR 원자로의 금속 핵연료는 높은 열전도도에 따른 고출력 노심 설계의 가능성과 파이로프로세싱과 연계하여 우수한 핵확산 저항성을 갖는 장점이 있으나 금속핵연료의 주요 구성원소인 우라늄과 플루토늄과 같은 악티늄족 원소가 SFR 핵연료 피복관 재료인 스테인리스강과 SFR 운전온도인 650 ℃이상에서 접촉 시 상호 반응(FCCI) 및 공용현상을 일으켜 핵연료 피복관의 두께가 얇아져서 그 결과 핵연료 건전성을 약화시키는 문제점을 야기한다.The metal nuclear fuel of SFR reactor has advantages of high power core design due to high thermal conductivity and excellent nuclear diffusion resistance in connection with pyro processing, but the actinide elements such as uranium and plutonium, which are the main constituents of metal nuclear fuel, (FCCI) and common phenomenon at contact with stainless steels at an operating temperature of 650 ° C or higher, resulting in a thinner nuclear fuel cladding, resulting in weakened nuclear fuel integrity.
기존의 FCCI 방지를 위한 여러 가지 대책이 제안되고 있다. 피복관과 핵연료를 물리적으로 분리 시켜 놓고 FCCI를 방지를 위한 각종 코팅 방법들이 시도 되었지만 SFR용 핵연료 피복관은 외경과 두께가 각각 9mm와 0.6mm이며 길이가 3.7m 이상에 이르는 무계목(seamless) 강관으로서 상기의 좁고 긴 관의 내면에 효과적으로 확산방지 물질을 코팅하는 것은 사실상 실용화를 이루기에는 무리가 있는 것으로 잠정 결론지어졌다. Several countermeasures have been proposed to prevent the existing FCCI. Various coating methods have been attempted to prevent FCCI by physically separating the cladding tube and the nuclear fuel. However, SFR fuel cladding tubes are seamless steel tubes with an outer diameter and a thickness of 9 mm and 0.6 mm and a length of 3.7 m or more, It has been concluded provisionally that the coating of the diffusion preventing material on the inner surface of the narrow and long pipe of the present invention is practically impossible to achieve practical use.
이와 관련하여, 다양한 대응책이 제시되고 있다. 예컨대, 일본 특허 JP 199400293U의 경우, 전해도금법을 이용하여 막을 형성하는 기술이 제안되어 있다. 전해도금법은 높은 경제성을 갖고 있으나, 도금시 도금 균열의 문제, 도금물질 선정에 제약이 있는 등의 단점이 있다. 또한, PVD, CVD, 산화/질화법 등을 적용하여 막을 형성하고자 하는 시도가 있으나, SFR용 핵연료 피복관과 같이 소직경의 관에는 사실상 적용이 불가능하거나, 제조 비용이 높은 등의 단점으로 인하여, 실제 원전에 적용할 수 없다는 문제점이 있다.
In this regard, various countermeasures have been proposed. For example, in the case of Japanese Patent JP 199400293 U, a technique of forming a film by electrolytic plating has been proposed. The electrolytic plating method has a high economic efficiency, but has disadvantages such as a problem of plating cracking during plating and a limitation in selection of a plating material. In addition, there is an attempt to form a film by applying PVD, CVD, oxidizing / nitriding method, etc. However, due to disadvantages such as impossibility of practical application to a small diameter tube such as a nuclear fuel cladding for SFR, It can not be applied to nuclear power plants.
본 발명은 상기한 종래 기술에서 나타나는 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 원자로의 핵연료와 피복관 사이에서 일어나는 화학적 상호작용을 방지하여 원자로의 안전성을 더욱 담보할 수 있도록 해주는 구조를 갖는 핵연료 피복관 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a nuclear fuel cladding structure having a structure that can prevent chemical interaction between a nuclear fuel and a cladding tube of a nuclear reactor, And a method for producing the same.
본 발명의 다른 목적은 외경과 두께가 작고 길이가 긴 SFR 핵연료 피복관과 핵연료 사이에서의 상호작용(FCCI)을 방지할 수 있는 구조를 실제로 저비용으로 형성할 수 있는 핵연료 피복관 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a nuclear fuel cladding tube capable of forming a structure capable of preventing the interaction (FCCI) between an SFR fuel cladding tube having a small outer diameter and a small thickness and a nuclear fuel at low cost and a method of manufacturing the same will be.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 의한 소듐 냉각 고속로의 핵연료 피복관 은 HT9 및 Grade 92를 포함하는 페라이트 또는 오스테나이트 마르텐사이트 강으로 구성되는 피복관과, 상기 피복관의 내면에 제공되어, 핵연료와 피복관 사이에서의 화학적 상호작용 반응(FCCI)을 방지하는 라이너층과, 상기 피복관과 라이너층 사이에 제공되어, 핵연료에서 비롯되는 중성자로 인한 피복관과 라이너층 사이의 상호 반응을 방지하고 또 피복관과 라이너층 사이의 접착성을 증대시키는 물질을 이용하여 구성되는 중간층을 포함하고, 중간층이 형성된 라이너층과 상기 피복관을 코드로잉(co-drawing) 성형용 금형을 이용하여 코드로잉 성형하여, 직경 1 cm 미만의 피복관 구조로 일체로 성형된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a nuclear cladding tube of a sodium-cooled high-speed furnace according to the present invention comprises a cladding tube composed of a ferrite or austenite martensitic steel including HT9 and Grade 92 and a cladding tube provided on the inner surface of the cladding tube, (FCCI) between the cladding and the liner layer to prevent interaction between the cladding and the liner layer due to neutrons originating from the fuel, And a liner layer having an intermediate layer formed thereon, and the clad pipe are subjected to a cord drawing-forming process using a mold for co-drawing molding to form a core having a diameter of less than 1 cm And is formed integrally with a cladding structure.
상기 피복관에 있어서, 상기 중간층은 물리적 증착을 이용하여 상기 라이너 표면에 형성될 수 있다.In the cladding tube, the intermediate layer may be formed on the liner surface using physical vapor deposition.
상기 피복관에 있어서, 상기 중간층 재료로서 Cr, Zr, V, SiC, Si, Sn, Nb 또는 Ti을 이용할 수 있다.In the cladding tube, Cr, Zr, V, SiC, Si, Sn, Nb or Ti may be used as the intermediate layer material.
상기 피복관에 있어서, 상기 중간층은 1~5 ㎛의 두께로 형성할 수 있다.In the cladding tube, the intermediate layer may be formed to a thickness of 1 to 5 탆.
상기 피복관에 있어서, 상기 라이너는 20~100 ㎛의 두께로 형성할 수 있다.In the cladding tube, the liner may be formed to a thickness of 20 to 100 탆.
본 발명에 의한 소듐 냉각 고속로의 핵연료 피복관의 제조 방법은 표면에 중간층이 형성된 라이너를 준비하는 단계와, 피복관을 준비하는 단계와, 상기 라이너와 피복관을 코드로잉(co-drawing) 성형용 금형을 이용하여 코드로잉 성형하여, 직경 1 cm 미만의 피복관 구조를 일체로 성형하는 단계를 포함하고, 상기 중간층은 핵연료에서 비롯되는 중성자로 인한 피복관과 라이너 사이의 상호 반응을 방지하고 또 피복관과 라이너 사이의 접착성을 증대시키는 물질을 이용하여 구성하는 것을 특징으로 한다.A method for manufacturing a nuclear fuel cladding tube according to the present invention comprises the steps of preparing a liner having an intermediate layer formed on its surface, preparing a cladding tube, and a mold for co-drawing molding the liner and cladding tube Forming a cladding structure having a diameter of less than 1 cm and integrally forming a cladding layer having a diameter of less than 1 cm, the intermediate layer being formed of a mixture of a cladding material and a liner And is formed by using a substance that enhances adhesiveness.
상기 피복관의 제조 방법에 있어서, 상기 중간층은 물리적 증착을 이용하여 상기 라이너 표면에 형성할 수 있다.In the method of manufacturing the cladding tube, the intermediate layer may be formed on the surface of the liner using physical vapor deposition.
상기 피복관의 제조 방법에 있어서, 상기 중간층 재료로서 Cr, Zr, V, SiC, Si, Sn, Nb 또는 Ti을 이용할 수 있다.In the method of manufacturing the cladding tube, Cr, Zr, V, SiC, Si, Sn, Nb or Ti may be used as the intermediate layer material.
상기 피복관의 제조 방법에 있어서, 상기 중간층은 1~5 ㎛의 두께로 형성할 수 있다.In the method of manufacturing the cladding tube, the intermediate layer may be formed to a thickness of 1 to 5 탆.
상기 피복관의 제조 방법에 있어서, 상기 라이너는 20~100 ㎛의 두께로 형성할 수 있다.In the method of manufacturing the cladding tube, the liner may be formed to a thickness of 20 to 100 탆.
상기 피복관의 제조 방법에 있어서, 상기 피복관은 HT9 및 Grade 92를 포함하는 페라이트 또는 오스테나이트 마르텐사이트 강으로 구성할 수 있다.
In the method of manufacturing the cladding tube, the cladding tube may be composed of ferrite or austenite martensitic steel including HT9 and Grade 92.
본 발명에 의하면, 기존의 핵연료 피복관과 달리, 피복관 내면에, 중간층이 증착된 라이너가 형성되어, 라이너/중간층/피복관으로 이루어지는 피복관 구조가 제공된다. 따라서, 피복관과 핵연료 사이의 FCCI 현상을 감소시킬 수 있고, 또한 피복관과 라이너 사이의 접착력 개선, 피복관과 라이너 사이의 중성자로 인한 상호 확산 방지, 피복관과 핵연료의 물리적 격리 등의 효과를 얻을 수 있어, 피복관의 안전성을 대폭 향상시킬 수 있다.
According to the present invention, unlike a conventional nuclear fuel cladding tube, a liner having an intermediate layer deposited on an inner surface of a cladding tube provides a cladding structure composed of a liner / intermediate layer / cladding tube. Therefore, it is possible to reduce the FCCI phenomenon between the cladding tube and the fuel, to improve the adhesion between the cladding tube and the liner, to prevent mutual diffusion due to neutrons between the cladding tube and the liner, and to physically isolate the cladding tube and the fuel, The safety of the cladding pipe can be greatly improved.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 SFR 핵연료 피복관의 구조를 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이너를 회전시키면서 그 표면에 물리적 증착법을 이용하여 중간층을 형성하는 과정을 모식적으로 보여주는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 중간층이 형성된 라이너와 피복관을 코드로잉(codrawing) 공정을 이용하여 일체로 동시에 형성하는 과정을 모식적으로 보여주는 도면.
도 4는 도 3의 코드로잉을 3차원적으로 보여주는 모식도.
도 5는 핵연료 피복관과 핵연료 사이에서의 상호작용(FCCI) 현상을 보여주는 도면.1 shows a structure of an SFR fuel cladding tube according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a schematic view illustrating a process of forming an intermediate layer on a surface of a liner by rotating a liner according to an embodiment of the present invention using physical vapor deposition. FIG.
3 is a schematic view illustrating a process of simultaneously forming a liner having an intermediate layer according to the present invention and a cladding tube integrally using a codrawing process.
Fig. 4 is a schematic view showing the nose drawing of Fig. 3 three-dimensionally. Fig.
5 is a diagram showing the interaction (FCCI) phenomenon between the nuclear fuel cladding and the nuclear fuel.
이하에서, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 당업계에 이미 널리 알려진 구성, 예컨대 co-drawing 공정 그 자체, 그 공정에 이용되는 몰드(mold) 등 자체는 이미 널리 알려져 있으므로, 그 설명은 생략한다. 이러한 설명을 생략하더라도, 당업자라면 본 발명의 특징적 구성을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description, a structure well known in the art, for example, a co-drawing process itself, a mold used in the process itself, etc. are already well known, and a description thereof will be omitted. Even if these explanations are omitted, those skilled in the art will readily understand the characteristic configuration of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 SFR 핵연료 피복관의 구조를 보여주는 도면이다.1 is a view showing the structure of an SFR fuel cladding tube according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 소듐 냉각 고속로의 핵연료 피복관(1)은 외피관(30)과, 상기 외피관(30)과 핵연료 사이에서 일어나는 상호작용(FCCI)을 방지하기 위해, 상기 외피관(30)의 내면에 제공되는 라이너(10)와, 상기 라이너(10)와 상기 외피관(30) 사이의 접착성을 개선하고 또 상기 라이너(10)에 의한 상기 피복관(1) 보호에 추가하여 한층 더 상기 피복관(1)을 보호하기 위해 제공되는 중간층(20)을 포함한다.Referring to FIG. 1, the nuclear
즉 본 발명에 따르면, 상기 라이너(10)와 상기 중간층(20)을 상기 외피관(30)의 내면에 제공함으로써, 상기 외피관(30)과 핵연료 사이를 물리적으로 격리하고, 상기 외피관(30)과 상기 라이너(10) 사이의 접착력을 향상시키는 것을 특징으로 한다.That is, according to the present invention, the
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 SFR용 핵연료 외피관(30)은 페라이트 마르텐사이트 강 또는 오스테나이트 마르텐사이트 강으로 구성된다. 예컨대, 페라이트 마르텐사이트 강의 일종으로서 HT9을 이용할 수 있는데, 이는 철을 기지 원소로 하여, Cr: 12 wt%, Mo: 1 wt%, C: 0.17 wt%, Si: 0.25 wt%, Ni: 0.5 wt% 등의 원소로 구성된다. 또 오스테나이트 마르텐사이트 강의 일종으로서, Grade 92를 이용할 수 있는데, 이는 철을 기지 원소로 하여, Cr: 9 wt%, Mo: 0.5 wt% 등의 원소를 포함하는 강이다. 이러한 피복관은 통상적으로, 외경과 두께가 각각 9mm와 0.6mm이며 길이가 3.7m 이상에 이르는 무계목(seamless) 강관으로 형성된다.In one embodiment of the present invention, the SFR
상기 외피관(30)과 핵연료 사이의 FCCI 반응을 방지하는 상기 라이너(10)는 Zr(지르코늄), V(바나듐), Cr(크롬), In(인듐), Pd(팔라듐) 중 하나로 이루어지며, 일 실시예에 있어서, 20~100 ㎛의 두께로 형성한다. 100 ㎛ 보다 두껍게 형성하면 열전달 관점에서 열전달 효율이 낮아져 원자력발전의 발전 효율을 감소시키게 됨으로 경제성 문제로 상기 두께 범위로 상기 라이너(10)를 형성한다.The
또한, 상기 라이너(10)를 상기 외피관(30)의 내면에 형성한다 하더라도, 원자력발전 운전시 온도인 600 ℃ 부근에서 상기 라이너(10)와 상기 외피관(30) 사이의 열적 확산을 야기 할 수 있다. 따라서, 상기 라이너(10)와 상기 외피관(30) 사이의 접착성을 개선함과 아울러, 상기 라이너(10)와 상기 외피관(30) 사이의 상호 확산 반응을 억제하기 위하여, 상기 라이너(10)와 상기 외피관(30) 사이에 상기 중간층(20)을 형성한다. 상기 중간층(20)은 상기 목적을 달성함과 아울러, 중성자 흡수를 최소화하면서 중성자에 의한 2차 핵분열 반응에 대해 비교적 비활성인 재료, 즉 Cr, Zr, V, SiC, Si, Sn, Nb, Ti, In, Pd 등을 이용하여 구성한다. 이때, 상기 중간층(20)은 1~5㎛의 두께를 갖도록 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 중간층(20) 두께가 1 ㎛ 미만일 경우, 상기 라이너(10)와 상기 외피관(30) 사이에서의 상호 확산 방지의 목적을 달성하기가 어렵고, 5 ㎛보다 두꺼운 경우, 중간층으로 인해 열전달이 감소할 우려가 있으므로, 상기 두께 범위 내에서 형성하는 것이 바람직하다.
Even if the
한편, 상기한 바와 같이, 상기 외피관(30)은 통상적으로, 외경과 두께가 각각 9mm와 0.6mm이며 길이가 3.7m 이상에 이르는 무계목 강관인데, 이러한 좁고 긴 상기 외피관(30)의 내면에 상기와 같은 상기 라이너(10)와 상기 중간층(20)을 형성하는 것은 곤란하다. 따라서, 본 발명에서는 co-drawing 공정을 이용하여, 상기 피복관(1)의 구조를 형성한다.
Meanwhile, as described above, the
즉, 상술한 사이즈를 갖는 상기 외피관(30)을 일단 구성한 다음에, 그 내면에 상기 라이너(10)와 상기 중간층(20)을 형성하는 것은 사실상 불가능에 가깝다. 따라서, 본 발명에서는 코드로잉 공정을 이용하여, 상기 구조를 실현한다.In other words, it is practically impossible to form the
구체적으로, 먼저 상기 라이너(10) 층을 형성하는 라이너 재료(봉형 재료) 표면에 상기 중간층(20)을 구성하는 재료를 증착한다(도 2 참조). 상기 중간층(20)을 형성하는 방법으로서, PVD, PLD, CVD, E-beam, electroplating을 이용할 수 있다. Specifically, first, the material constituting the
예를 들어, 상기 라이너(10) 층에 상기 중간층(20)을 구성하는 재료를 증착하기 위하여 플라즈마 증착장치(40)가 사용될 수 있다. 상기 플라즈마 증착장치(40)의 전원부(42)의 하나의 극에 상기 중간층(20)을 구성하는 재료(41)를 결합하면, 상기 중간층(20)을 구성하는 재료(41)가 미립자(43)의 형태로 상기 라이너(10)의 외주면에 증착된다.For example, a
그 다음에, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 중간층(20)이 증착된 상기 라이너(10)와 상기 외피관(30)을 코드로잉 성형용 금형을 이용하여 코드로잉 성형함으로써, 도 1에 도시한 것과 같은 튜브 형태의 피복관 구조를 얻을 수 있다. 본 발명이 대상으로 하는 피복관 내면에 별도로 증착이나 전해 반응을 이용하여 고르게 별도의 층을 형성하는 것은 사실상 불가능하다. 따라서, 종래에는 사실상 피복관이 단일층으로 구성한 것이 대체로 사용되었다. 그러나, 본 발명에 따르면, 기존의 관념을 뛰어넘어 상기 중간층(20)이 증착된 상기 라이너(10)와 상기 외피관(30)을 코드로잉이라는 기계적 성형법을 이용하여, 도 1에 도시한 것과 같은 피복관 구조를 실현할 수 있는 장점이 있다. Next, as shown in FIGS. 3 and 4, the
구체적으로, 상기 코드로잉 성형용 금형에는 상기 피복관(1)의 내부에 형성된 구멍에 삽입되어 상기 피복관(1)이 성형과정에서 일그러지는 것을 방지하고, 상기 피복관(1)이 원통형상으로 형성되도록 하는 내부 맨드릴(51)과, 상기 피복관(1)의 외주면과 밀착되어 상기 피복관(1)의 직경을 감소시키는 인서트(52)와, 상기 인서트(52)를 둘러싸서 고정시키는 외부 백킹(53)을 포함한다. Specifically, the metal mold for cord drawing molding is inserted into a hole formed in the
상기 인서트(52)의 내측면은 경사면으로 형성되어 상기 피복관(1)은 상기 인서트(52)와 밀착되면서 그 직경이 줄어들게 된다.
The inner surface of the
상술한 바와 같이, 본 발명은 원자로 특히 소듐 냉각 고속로(SFR)의 핵연료 피복관과 핵연료 사이에서의 상호작용(FCCI)을 방지하기 위한 것이다. 즉, 도 6에 나타낸 바와 같이, 원자로 가동시 핵연료가 피복관(cladding)으로 확산하고, 이러한 확산에 따라 반응층이 형성되어, 피복관의 두께가 점차 얇아지게 되어, 원자로 안전성이 저하된다. 그러나, 우리나라에 설치되어 운영되고 있는 원자로의 피복관은 피복관 그 자체만으로 구성되어 있어, 안전과 관련하여 문제가 발생할 소지가 있고, 따라서 차세대 원자로인 소듐 냉각 고속로에 사용되는 핵연료 피복관에 대해서는 본 발명과 같이 이러한 FCCI 현상을 방지할 수 있는 구조가 요구된다.
As noted above, the present invention is intended to prevent interactions (FCCI) between nuclear fuel cladding and nuclear fuel in nuclear reactors, particularly sodium-cooled fast reactors (SFRs). That is, as shown in FIG. 6, the nuclear fuel is diffused into the cladding during operation of the reactor, and the reaction layer is formed in accordance with the diffusion, whereby the thickness of the cladding tube becomes gradually thinner, and the safety of the reactor is lowered. However, since the cladding of a nuclear reactor installed and operated in Korea is constituted solely by a cladding tube itself, there is a possibility of causing a problem with respect to safety. Therefore, with respect to a nuclear fuel cladding tube used in a sodium- Similarly, a structure that can prevent such FCCI phenomenon is required.
이상, 본 발명을 특정 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 즉, 후술하는 특허청구범위 내에서 상기 실시예를 다양하게 변형 및 수정할 수 있으며, 이들 역시 본 발명의 범위 내에 속하는 것이다. 따라서, 본 발명은 특허청구범위 및 그 균등물에 의해서만 제한된다.
While the present invention has been described with reference to specific embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. That is, the embodiments can be variously modified and modified within the scope of the claims, which are also within the scope of the present invention. Accordingly, the invention is limited only by the claims and the equivalents thereof.
10: 라이너 20: 중간층
30: 피복관10: liner 20: middle layer
30: cladding tube
Claims (11)
상기 외피관의 내면에 제공되어, 핵연료와 상기 외피관 사이에서의 화학적 상호작용 반응(FCCI)을 방지하는 라이너층; 및
상기 외피관과 상기 라이너층 사이에 제공되어, 상기 외피관과 상기 라이너층 사이의 상호 반응을 방지하고, 상기 외피관과 상기 라이너층 사이의 접착성을 증대시키는 중간층;
을 포함하고,
상기 중간층은 플라즈마 증착장치에 의해 상기 라이너층의 외주면에 상기 중간층을 구성하는 재료가 미립자 형태로 증착되고,
코드로잉 성형용 금형을 이용하여, 상기 라이너층과 상기 외피관을 튜브 형태의 피복관 구조인 것을 특징으로 하는 소듐 냉각 고속로의 핵연료 피복관.An envelope tube composed of ferrite or austenite martensitic steel including at least HT9 and Grade 92;
A liner layer provided on an inner surface of the outer tube to prevent a chemical interaction reaction (FCCI) between the nuclear fuel and the outer tube; And
An intermediate layer provided between the sheath tube and the liner layer to prevent mutual reaction between the sheath tube and the liner layer and increase adhesion between the sheath tube and the liner layer;
/ RTI >
Wherein the intermediate layer is deposited on the outer circumferential surface of the liner layer in the form of fine particles by the plasma deposition apparatus,
Wherein said liner layer and said sheath tube are of a cladding structure in the form of a tube using a die for forming a cord.
상기 중간층은 물리적 증착을 이용하여 상기 라이너 표면에 형성한 것을 특징으로 하는 소듐 냉각 고속로의 핵연료 피복관.The method according to claim 1,
Wherein the intermediate layer is formed on the surface of the liner using physical vapor deposition.
상기 중간층 재료로서 Cr, Zr, V, SiC, Si, Sn, Nb, Ti, In, 또는 Pd을 이용하는 것을 특징으로 하는 소듐 냉각 고속로의 핵연료 피복관.3. The method of claim 2,
Wherein the intermediate layer material comprises Cr, Zr, V, SiC, Si, Sn, Nb, Ti, In, or Pd.
상기 중간층은 1~5 ㎛의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 소듐 냉각 고속로의 핵연료 피복관.The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the intermediate layer is formed to a thickness of 1 to 5 占 퐉.
상기 라이너는 20~100 ㎛의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 소듐 냉각 고속로의 핵연료 피복관.5. The method of claim 4,
Wherein the liner is formed to a thickness of 20 to 100 占 퐉.
표면에 중간층이 형성된 라이너를 준비하는 단계;
외피관을 준비하는 단계와,
상기 라이너와 상기 외피관을 코드로잉(co-drawing) 성형용 금형을 이용하여 코드로잉 성형하여, 피복관 구조를 일체로 성형하는 단계;
를 포함하고,
상기 중간층은 핵연료에서 원자력발전 운전 온도에서 비롯되는 열적 확산에 의한 상기 외피관과 상기 라이너 사이의 상호 반응을 방지하고, 상기 외피관과 상기 라이너 사이의 접착성을 증대시키기 위해 플라즈마 증착장치에 위해 상기 라이너의 외주면에 상기 중간층을 구성하는 재료가 미립자 형태로 증착되는 것을 특징으로 하는 소듐 냉각 고속로의 핵연료 피복관 구조 제조방법.A method of manufacturing a fuel cladding structure in a sodium cooled high speed furnace,
Preparing a liner having an intermediate layer on its surface;
Preparing an envelope tube,
Molding the liner and the sheath tube by a co-drawing process using a mold for co-drawing molding, and integrally molding the sheath structure;
Lt; / RTI >
Wherein the intermediate layer prevents interference between the sheath tube and the liner due to thermal diffusion resulting from the nuclear power operation operating temperature of the nuclear fuel and increases the adhesion between the sheath tube and the liner, Wherein the material constituting the intermediate layer is deposited in the form of fine particles on the outer circumferential surface of the liner.
상기 중간층은 물리적 증착을 이용하여 상기 라이너 표면에 형성하는 것을 특징으로 하는 소듐 냉각 고속로의 핵연료 피복관 구조 제조방법.The method according to claim 6,
Wherein the intermediate layer is formed on the surface of the liner using physical vapor deposition.
상기 중간층 재료로서 Cr, Zr, V, SiC, Si, Sn, Nb, Ti, In 또는 Pd을 이용하는 것을 특징으로 하는 소듐 냉각 고속로의 핵연료 피복관 구조 제조방법.8. The method of claim 7,
Wherein the intermediate layer material comprises Cr, Zr, V, SiC, Si, Sn, Nb, Ti, In or Pd.
상기 중간층은 1~5 ㎛의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 소듐 냉각 고속로의 핵연료 피복관 구조 제조방법.9. The method according to any one of claims 6 to 8,
Wherein the intermediate layer is formed to a thickness of 1 to 5 占 퐉.
상기 라이너는 20~100 ㎛의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 소듐 냉각 고속로의 핵연료 피복관 구조 제조방법.10. The method of claim 9,
Wherein the liner is formed to a thickness of 20 to 100 占 퐉.
상기 피복관은 HT9 및 Grade 92를 포함하는 페라이트 또는 오스테나이트 마르텐사이트 강으로 구성하는 것을 특징으로 하는 소듐 냉각 고속로의 핵연료 피복관 구조 제조방법.
11. The method of claim 10,
Wherein said cladding is comprised of ferrite or austenite martensitic steel comprising HT9 and Grade 92. The method of claim < RTI ID = 0.0 > 1, < / RTI >
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