조사 후 검사

PIE(Post Resurvey Examination Examination, PIE)는 핵연료와 같은 사용된 핵물질에 대한 연구다.그것은 여러 가지 목적이 있다.사용된 연료의 검사를 통해 정상적인 사용 중 발생하는 고장 모드(그리고 사고 중 연료가 작동하는 방식)를 연구할 수 있는 것으로 알려져 있다.또한 연료 사용자들이 연료의 품질을 확신할 수 있도록 하는 정보를 얻으며 또한 새로운 연료의 개발을 돕는다.큰 사고 후에 코어는 보통 무슨 일이 일어났는지 알아내기 위해 PIE의 대상이 된다.PIE가 행해진 한 곳은 고방사성 물질 연구를 위한 EU의 중심지인 ITU이다.

고방사선 환경(원자로 등)의 물질은 붓기와^[1] 비열 크리프와 같은 독특한 행동을 할 수 있다.물질 내에서 (연료에서 일어나는 일 등) 핵반응이 일어난다면, 스토이치측정법도 시간이 지남에 따라 서서히 변화할 것이다.이러한 행동은 새로운 물질 특성, 균열 및 핵분열 가스 방출로 이어질 수 있다.

핵분열 가스 방출

연료가 저하되거나 가열될수록 이산화 우라늄 안에 갇힌 휘발성 핵분열 생성물은 자유로워질 수 있다.^[2]

연료 균열

연료가 가열로 팽창함에 따라 펠릿의 핵은 림보다 더 많이 팽창하여 균열이 발생할 수 있다.따라서 열 응력 때문에 연료 균열이 형성되었기 때문에, 균열은 별 모양의 패턴으로 중심에서 가장자리까지 가는 경향이 있다.

이러한 물질의 변화를 더 잘 이해하고 통제하기 위해 이러한 행동들을 연구한다.[1][2] [3] [4].사용후 연료의 방사능이 매우 강하기 때문에 이것은 뜨거운 세포에서 이루어진다.비파괴적 방법과 파괴적 방법의 조합은 일반적이다.

방사선과 핵분열 생성물이 물질에 미치는 영향 외에도 과학자들은 원자로 내 물질의 온도, 특히 연료의 온도도 고려할 필요가 있다.너무 높은 연료 온도는 연료를 손상시킬 수 있으므로, 핵분열 연쇄 반응을 조절하기 위해서는 온도를 조절하는 것이 중요하다.

연료의 온도는 중심에서 림까지의 거리의 함수에 따라 달라진다.중심으로부터의 거리 x에서 온도(T_x)는 ρ은 출력 밀도(W m⁻³)이고 K는_f 열전도율인 방정식으로 설명된다.

T_x = T_Rim + ρ (r_pellet² - x²) (4 K_f)⁻¹

직경이 다른 200 °C(BWR의 경우 전형적으로)의 림 온도와 250 Wm의⁻³ 출력 밀도로 사용되는 일련의 연료 공에 대해 이 점을 설명하기 위해 위의 방정식을 사용하여 모델링했다.이러한 연료 알갱이는 크기가 다소 크다는 점에 유의하십시오. 직경이 약 10mm인 산화 알갱이를 사용하는 것이 일반적이다.

입방 미터당 250 W의 출력 밀도를 갖는 20 mm 직경의 연료 펠릿에 대한 온도 프로필.중심 온도는 연료 고형물에 따라 매우 다르다는 점에 유의하십시오.

출력 밀도가 세제곱 미터당 250 W인 26mm 직경의 연료 펠릿에 대한 온도 프로필.

출력 밀도가 입방 미터당 250 W인 32mm 직경의 연료 펠릿에 대한 온도 프로필.

출력 밀도가 입방 미터당 500 W인 20 mm 직경의 연료 펠릿에 대한 온도 프로필.이산화 우라늄의 용해점은 약 3300K이므로 우라늄 산화 연료가 중심에서 과열되고 있는 것은 분명하다.

입방 미터당 1000 W의 출력 밀도를 갖는 20 mm 직경의 연료 펠릿에 대한 온도 프로필.이산화 우라늄 이외의 연료는 손상되지 않는다.

추가 읽기

방사화학 및 핵화학, G. 초핀, J-O Liljenzin and J. Rydberg, 2002년 3차 Ed, Butterworth-Heinemann, ISBN0-7506-7463-6

외부 링크

• IAEA(국제원자력기구) - 방사선 조사 후 데이터베이스

참조