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다상 액체 대부분의 완전 2차원 및 3차원 수학적 모델은 열수력학 코드상의 흐름을 기술하는데 사용된다. 효과적인 고성능의 수치적 알고리즘을 사용한 새로운 방법을 사용하면 분리된 레벨에서 입력 방정식 시스템에 대한 해의 기본 특성을 완전히 알 수 있기 때문에, 현대적인 열수력학 코드를 구할 수 있다. 열수력학 코드는 사용자가 실행하는 영역 분할법을 이용하는 새로운 방법을 바탕으로 수치적 기술을 적용하여 근래에 유망한 병렬 컴퓨터 기반 계산의 사용을 지향하여 개발되었다. 이러한 코드의 프로그램 실현은 새로운 프로그래밍 기술인 Message Passing Interface(MPI2)를 이용한다.핵발전소에서 심각한 사고(Severe Accident at Nuclear Power Plant) 발생시 열수력학에 대한 수치적 시뮬레이션
열핵반응 점화D+D, D+T를 얻기 위하여 기체의 매우 높은 밀도와 온도가 요구된다. Institute of Mathematics와 90-ies에 있는 Mechanics of Ural Branch of the Russian Academy of Sciences에서 행해진 기체의 다차원 무제한 비충격 압축에 대해 행해진 이론적인 연구에서, 기체 프리즘, 사면체, 원뿔형체의 붕괴밀도 축적도는 원형 압축 과정보다 높지만 지엽적인 고밀도를 얻는 데 필요한 에너지 소비는 원형 압축보다 적다는 것을 발견하였다. 이것은 매우 불규칙한 값들의 분포를 통해서 얻어진 것이다. 더욱이, 분석된 과정의 안정성도 원형 압축 과정보다 높을 수 있다.이러한 형태의 과정은 전에는 조사하지 않았던 것이다. 이러한 조사를 위해서는 대규모의 실험과 계산이 필요하며 압축상태를 얻기 위한 다른 물리적 분야를 사용해야 한다.열핵 합성 점화를 적용할 수 있는 분야, 극초고밀도의 영역에서 물질의 행동에 대한 연구
높은 수준의 안전과 최신의 기술적 경제적 변수를 사용한 새로운 세대의 핵반응로 개발은 세계 원자력의 발전을 위해 시급한 문제이다. 초임계 압력(PWR-SP)에서 증기-물 혼합이나 냉각수로 냉각한 경수로는 이러한 로의 한 예이다. 이러한 로의 개념은 1980년대에 "Kurchatov Institute"(러시아)에서 개발되었다. SWPR 로의 특성 향상은 사용된 냉각수의 고정 공명 중성자 스펙트럼, 코어셀(core cell)에 대한 매개변수의 선택, 기존 경수로와 비교한 로의 구조로 정의한다.기존의 경수로와 비교하여, 최신 기술 및 경제적 매개변수를 가진 새로운 형태의 안전성 높은 로의 개발
이 프로젝트의 목적은 작동 중이며, 취역(就役)이 해제된 핵발전소(NPP)에서 방사선에 오염된 장비를 원격 정화하기 위해 레이저 기술을 설계하고 실험적으로 검정하는 것이다. 이 기술은 본래 원근법 고체상태 레이저를 바탕으로 한다. 이는 방사선 안전과 환경 보호의 관점에서 적용된 연구와 기술적 개발 면에서 ISTC 목적과 일치한다. NPP의 개별 구성 성분을 교체하면 많은 양의 오염된 고품질의 금속이 형성된다고 알려져 있다. 이러한 고품질의 금속은 표면에 쌓인 방사성 부식물을 덜어내어 표면을 정화해 줄 필요가 있다. 수십만 평방미터의 오염된 장비 표면을 정화해야 하는 NPP 취역 해재 문제는 시급한 사안이 되고 있다.
액체방사성폐기물 (LWR) 정화는 중요하지만 어려운 과제다. LWR 은 대용량이고 다양한 성분, 화학적인 성질이 각기 다른 방사성 핵종의 존재등으로 특징지워지기 때문에 어렵다. 이처럼 용액으로부터 방사성 핵종을 제거하기 위한 효과적이고도 간단한 방법의 선택은 방사성 핵종의 농도, 방사성 핵종의 종류, 용액의 물리적, 화학적 성질에 따라 결정된다. 더구나 방사성핵종은 복잡한 화학성분을 가진 용액에서는 각기 다른 형태로 발견되고 있다. 그들 각각은 개별적인 화학적 물리적 성질을 가지고 있다. 이 결과 방사성핵종의 상태에 대한 이해 (예를 들면 용액에서의 형태)는 LWR 처리를 위해서 가장 효과적인 방법을 선택하는데 유용하다.유기물질과 방사성핵종 (U, Th, Cs, Sr 등)을 함유한 LWR에 대한 처리 방법의 개발.자연수계로부터 방사성핵종을 분리하기 위한 방법의 개발
수년간에 걸쳐 방사선 기술부문의 작업을 위한 고압 전자가속기를 연구, 개발 및 제조하는 일은 NIIEFA의 주요 활동 가운데 하나였다. 현재까지 “Electron” 및 “Aurora” 계열에 속하는 4개 모델 이상의 가속기들이 제조된 바 있는데 그 전자 에너지 범위는 0.3-2.5 MeV였으며, 빔 파워 레인지는 최고 100 kW 수준이었다. 이들 가속기 중 많은 모델들이 여러가지 방사선의 처리와 관련된 공장들에서 실전 배치되어 전력 소비량 및 공해물질 배출을 줄이는데 기여하고 있으며, 그와 같은 프로세스 가운데는 피복의 보수, 폴리머의 변형 및 방사선을 이용한 고무제품의 vulcanisation이 포함된다. 실제 운영해 본 경험에 따르면 앞서 말했던 가속기의 신뢰성, 효율성 및 기타 특성들은 산업장비에 관한 제 표준을 만족시켜 주고 있다. NIIEFA에서 개발 중인 고압가속기는 전력발전소의 배기가스를 정화시키는 한편, 가스상 폐기물을 정유공장, 방사선을 이용한 목재의 살균처리 및 식품의 저온살균처리에 활용할 목적으로 설계된 것이다. 따라서 이러한 가속기들의 빔 출력 및 전자 에너지는 수 MW 및 4-55MeV 수준이므로. 이전까지 구현되었던 수치에 비하면 대폭 개선된 값이다.
현재 본 시스템은 전적으로 생태학적으로 유해한 가스 또는 액체 상태의 독성 혼합물을, 재래식 기법으로 제거 가능한 생리적으로 무해한 농축된 물질로 변형시켜 처리할 수 있도록 하는 것을 목표로 개발되고 있다. 이러한 시스템은 정화시스템의 핵을 이루며, 생태학적으로 무해한 혼합물과 독성을 갖는 혼합물은 특수한 방사선을 조사해 줌으로써 변환시킬 수 있는데, 매질은 두 가지 방식으로 처리된다.화력발전소 및 비철금속을 취급하는 야금공장들에서 배출된 폐가스에 함유된 황 및 질소 산화물의 정화, 천연가스에 포함된 이산화황의 정화, 화학 및 방위산업 부문의 공장에서 배출하는 독성 및 오염물질의 제거.
본인들이 개발한 기술을 이용하면 고속반응로에 이용되는 제어봉에서 나온 탄화보론을 재처리/재사용할 수 있으며, 이 과정을 통해 최종적으로 생성된 탄화보론에는 방사능이나 기체상 불순물이 존재하지 않는다. 이 기술을 이용하면 붕산, 산화붕소, 탄화보론 파우더 및 탄화보론 과립들을 상업적으로 생산할 수 있다. 이 기술을 공업적으로 이용하기 위해서는 프로세스의 기술적 특성을 연구함으로써 제품의 비율을 최적화하고, 그 질을 개선하며, 프로세스를 자동화시켜야만 한다.개발된 기술을 고속반응로의 저장 정지봉(shutdown rod)에 축적된 모든 탄화보론을 재처리하는 작업에 활용, 정지봉의 활용, 순도를 높인 저렴한 탄화보론을 생산, 순도를 개선한 탄화보론의 폐쇄형 사용주기를 개발.
1993년부터 하이 에너지 연구소 JINR에서는 nuclotron이란 이름의 새로운 12GeV SC 싱크로트론을 가동시켜 오고 있다. 이 가속기는 거의 연구소에서 자체적으로 완성한 것인데, 그 동안의 경험에 따르면 이 가속기의 SC 마그넷은 에너지 증폭장치용의 분리 궤도 사이클로트론에 이용했을 경우 우수한 성능을 발휘한다. 제안된 사이클로트론 설비는 아래에 설명된 바와 같이 각기 10mA인 10개의 양성자 빔을 가속시켜 1GeV의 에너지를 갖도록 해 준다. 가속은 고온의 분리형 섹터 사이클로트론에서 개시되는데, 이곳에서는 최종반경에 대한 회전이탈치(turn separation)가 크기 때문에(6cm) 자동으로 추출이 이루어진다. 이러한 회전이탈이 발생하는 원인은 1회전당 에너지 이득이 크고(1.44MeV) 자기장의 평균치(0.35T)가 낮기 때문이다. 전압이 120kV일 때 1회전당 에너지 이득값은 6dee에 의해 결정된다.이 사이클로트론은 에너지 증폭장치나 의료용 장비용의 인젝터, 예를 들면 양전자 X선 단층촬영용 방사성 동위원소를 저렴한 비용으로 온라인 생산할 경우 등에 이용할 수 있다.
핵무기수준의 플루토늄과 방위산업 부문의 핵폐기물, 사용한 핵연료에 잔존하는 플루토늄 및 소량의 악티니드 계열 원소들(누적된 핵분열 생성물 포함), 체르노빌 원전 반응로의 경우와 유사한 붕괴연료를 포함한 폐기물 및 연료를 포함한 기타 물질 등 대부분의 핵폐기물을 효과적이면서도 환경친화적으로 확실히 처리할 수 있는 기법의 개발에 대한 기술적 타당성을 연구할 것을 제안한다. 이와 같은 여러 가지 기능들을 보장하기 위해서는, 변성처리에 앞서 기체상태의 불화물을 분리하는 것은 물론, 가속기로 구동된 용융 불화물 반응로 및 불화물 분리기술을 동시에 활용해야 한다. 불화물을 이용한 용융상태의 subcritical 반응로 및 고온화학반응식 재처리 시설을 개발 및 설계하여 변성처리공장의 기간설비로 채택할 예정이다.앞서 설명한 연구의 목적은 반감기가 긴 방사성 폐기물의 가속변성처리를 위한 기술의 타당성을 검토하기 위한 것이며, 이는 가속기로 구동되는 반응로, 화학재처리공장 및 이와 관련된 주요 특성을 선택하는 일과도 관계가 있다.
인공적으로 합성된 긴 반감기를 갖는 방사성 원소(Np, Pu, Am, Tc)들로 이루어진 수백종류의 새로운 고체화합물을 합성한 다음, 단결정 X-ray 구조분석기법을 이용하여 그 중 약 1백종의 구조를 판정하였다. 이 작업을 통해 발견된 화합물 가운데는 7의 원자가를 갖는 악티니드 계열 화합물과 비정상적인 다핵성 Tc 클러스터등이 있다. 모든 화합물들의 여러 가지 물리화학적 및 분광학적 특성을 체계적으로 연구한 결과, 그 조성, 구조 및 특성 사이에는 모종의 상관관계가 성립함을 발견할 수 있었으며, 핵변환기술 등의 분야에서는 이 결과를 이용하여, 방사능 재처리 및 저장과정에서 방사성 원소들의 작용양상을 예측할 수 있다.주어진 특성을 만족하며, 특정한 실용상의 문제들을 해결하는데 적합한 Tc 및 트랜스우라늄 원소의 화합물 제작기법을 개발.
오존층을 훼손하지 않는 물질의 합성은 우라늄 헥사플루오라이드-할로겐화 탄화수소의 반응에 기초하고 있다. 포화되지 않은 탄화수소 분자가 존재하는 경우, 불소원자는 이중결합 위치에 부가된다. C=C + UF 6 ---- CF-CF + UF4포화된 탄화수소를 이용한 경우에는 치환반응이 일어나며, 반응에 이용된 유기화합물의 종류에 따라 오존층을 훼손하지 않는 프레온- -122a, -123, -125, -116, -132c, -134a, -142, -143a, -152, -218 - 및 기타 물질의 합성방식이 결정되었다. 이들 화합물은 냉각제, 용제, 기포형성제 및 화재 진압 용도로 사용할 수 있다.현재 지구 오존층을 파괴하는 물질에 관한 비엔나 협약(1985)과 몬트리얼 의정서(1987) 및 런던 개정안(1990)에 준해, 해당 물질의 공업적 사용은 금지되어 있다.
지난 수년간에 걸쳐 벨라루즈 과학 아카데미 방사능 물리학-화학연구소(IRPCP ASB)에서는 이온화를 유발하는 방사능의 존재 하에서 고체의 표면에 존재하는 반응물질이 분해되는 사실에 기초하여, 물을 이용해 수소를 생산하는 기법을 개발해 왔다. 이 연구에서 밝혀진 바로는, 이질적인 촉매 표면에서 방사능에 의해 유발된 화학적 변환의 속도는 동질적인 시스템 내에서 진행되는 변환의 속도를 훨씬 능가한다. 연구를 통해 밝혀진 바로는 정적 및 동적 조건하에서 수소의 회수율은 거의 마찬가지였으며 그 값은 100eV의 에너지 당 40분자의 H2에 달했다. 이러한 결과는 벨라루즈 주립 파우더 야금기술 연구 및 생산청 소속 전문가들이 개발한 촉매를 이용하여 확인된 바 있다(민스크, 벨라루즈).이 방법이 성공을 거두었을 경우, 기본적으로는 수소동력공학에 관련된 문제들을 해결하기 위한 전혀 새로운 솔루션을 제공해 줄 것이며 여기에는 몇 가지의 유용한 특성들이 포함된다.
합금설계 및 용융에서부터 관제조, 열처리, U-bending 및 straightening까지 일괄 공정의 국산화 기술(Alloy 600 및 690). 국가 에너지 확보차원에서 원전 핵심재료의 전략적 대응가능. 가동 중 전열관 손상에 대한 신속한 대처방안 수립 가능. 한국표준원전 수출시 증기발생기 전열관재료로 사용하여 원전 수출시 매우 중요한 사후관리 가능.현재 KAERI에서 수행 중인 전열관 재료의 개량/개선 연구와 연계하여 응력부식균열 특성이 기존 상용재료보다 우수한 재료 국산화 가능. 전열관 재료 생산을 국내에서 제조함으로 그 전열관의 생상공정상의 열가공 history를 알수 있기 때문에 사용 중 손상되었을 경우 이에 대한 대처가 용이함. (예, 울진1, 2호기 증기발생기 전열관의 누설사고 등에 대한 대처) U-bend 전열관 재료의 국내 생산에 따른 경제성 확보를 위하여 생산공정이 유사하고 또한 원전의 핵심부품 재료인 핵연료 피복관 재료를 동시에 생산 가능.
원전 1차측 계통에 사용되는 밸브나 펌프 등, 부품재료의 내구성(내마모, 내침.부식, 내부식피로 특성 등)을 향상시켜 원전가동율 및 효율성 증대. 현재 원전 일차측 계통에 사용되고 있는 Co 함유 재료를 비Co 재료로 코팅함으로 1차측 방사능 저감화.코팅하는 재료는 Co가 함유되지 않은 비정질 재료로 마찰계수가 매우 낮고 마찰하중을 가하면 가할수록 비정질화가 촉진되어 경도가 증가하면서 내구성이 향상되는 재료로 일차측 방사능 저감화 효과를 가져옴. 코팅 열원으로서 laser beam을 사용하기 때문에 균질한 미세조직을 갖는 고경도의 급냉응고조직을 얻을 수 있으며 열영향 부위가 최소로 줄어들어 열영향 부위에 대한 취약성 감소.
Metal membrane(박막) 용접 및 센서 제작 기술, 고진공(10-8 torr이상) 유지 기술, 극 미량(<1ppm) 가스 검출 기술, PC상에서의 Data Acquisition 및 소프트웨어(C++언어)구축기술, 신호 분석/판별 기술, 초음파 취급 기술, 원자로 계통 감시에 매우 적합하지만, 일반 산업 및 환경 감시 분야에 응용 될 수 있는 여러 가지 화학적 전처리 기술의 적용이 바람직함. 실용화 기술이 완성되면 타 산업분야에서 보다 넓게 사용될 수 있는 경쟁력 있는 제품 개발이 요구됨.원자로 1차 계통 수소, 산소 감시하여 원자로 안전성 유지, 폭발성 가스 취급지역의 가스 감시로 화재 및 폭발에 대한 방지, 독성 가스 on-line 환경감시로 유해 환경 방지, Novel 가스 정제 및 hydrogen isotope 분리 기술 확보, 고가의 원자로 계통 적용 장비의 국산화 및 경쟁력 확보와 신기술 확보
일반적으로 사용되고 있는 탈취제는 활성탄이나 제올라이트 등의 무기물이 주류이지만 이들 재료는 황화수소, 유황산화물, 질소산화물 등의 흡착력은 매우 낮으며 입상 물질로 이루어져 있기 때문에 성형가공성이 좋지 않음. 방사선을 이용하면 직물, 부직포, 고분자막 등의 기존소재의 특징을 살려서 이들 재료에 이온이나 탈취성분의 흡착기능을 도입하여 경제적으로 탈취제 제조가능.활성탄, 제올라이트 등은 입상형태이지만 방사선을 이용한 흡착제는 섬유상임. 취급이 용이하고 압력손실이 적음. 고분자소재 특징을 살려서 섬유상 흡착제 제조 가능. 흡착량이 높음.
원전의 고온 고압을 모사할수 있는 무가스켓 Autoclave 및 Loop System 제조기술. 원전의 1차측분위기에서 핵연료의 부식성능 평가. 원전의 2차측 분위기에서 증기발생기재료 및 배관재료의 건전성 평가. 원전의 Waterchemistry 변화 및 Crud 이동 모델시험에 사용. 화학공장 및 실험실에서 고온 고압 반응 연구에 사용. 고온 고압용 부식시험 및 저장용기는 안전성과 신뢰성 때문에 전량 수입하여 사용하고 있는 상황에서 본 기술을 개발한다면 커다란 수입대체 효과가 있을 것으로 예상. 기술관점에서도 외국에서 사용하지 않는 새로운 기술을 도입함으로서 우리 고유의 기술을 확보할 수 있으며 이 기술은 수출 가능성도 있다. 본 기술은 중소기업(일신엔지니어링)에서 기술을 이전 받기를 희망하고 있으나 성과 확산사업의 주관기관으로 자격이 부족하여 참여할수 없는 실정이므로 참여기업의 자격을 완화하길 희망함.기존의 Autoclave에는 가스켓을 사용하지만 본기술은 가스켓을 사용하지 않고 월등히 높은 온도/압력에서 사용가능. Self-sealing 기술을 사용하므로 반영구적으로 무사고 운전가능. 이기술은 이미 특허가 출원되고 어느정도 실증실험이 완료된 상태이므로 산업체에서 산업화연구가 수행되면 즉시 제품을 생산하여 판매할수 있는 기술임.
원자력발전소의 1차계통내 많은 부품들은 고온,고압하에서 운전되며 원자로의 가동기간 뿐만 아니라 LOCA사고와 같은 설계기준 사고시 노출되는 화학적 분위기 하에서도 정상적으로 성능이 유지되어야 한다. 따라서 이러한 혹독한 환경 하에서의 원전부품 성능 검증기술은 원전기술의 안전성 확보에 있어 매우 중요하다. 그러나 국내의 원전기기 검증기술은 시설과 경험의 부재, 빈약한 기술인력, 중소기업의 영세성 등으로 주로 외국 기술에 의존하고 있다. 그러므로 현재 국가적으로 추진하고 있는 원전기기 기술의 국산화와 기술의 고도화를 위해 본 연구진이 고온, 고압, 고화학적 환경 하에서의 기기 검증시설을 구축하고 기기 검증 기술관련 연구개발을 추진하고 있다.
본 발명은 유도 전동기의 고장 유형 중 절대적인 부분을 차지하고 있는 베어링 손상, 회전자 손상 및 축 편심이나 축 힘 등을 전력모선에 유도되는 전동기의 역기전력 고조파 성분을 측정하여 각종 신호처리 및 자동진단 알고리즘에 의한 자동진단을 수행하는 방법으로 종래에 사용되고 있는 진동센서를 이용한 방법을 대체하는 것에 목적이 있음본 발명은 고 신뢰도를 가진 최적의 전력선 신호분석 방법을 확립하고, 부하/토크가 변동되는 실제 전동기의 운전조건에서도 높은 정확도를 유지하도록 고려하였으며 전기실에 설치된 전압, 전류 변성기를 사용하여 중앙감시하므로 센서가 필요없고 관련되는 전자설비 및 신호용 전선이 필요없는 경제적인 시스템이 되도록 하였음.