Nowadays nuclear power plant operation practice shifts to extended fuel cycle such as from 12 month operating cycle to 18~24 month operating one. It is important to emphasize that the current trend to longer fuel cycles has complicated the dilemma of finding optimum pH range for the primary coolant chemistry. Typically, current 12-month fuel cycles start with no more than 1200ppm boron concentration at the start of a cycle, so a maximum value of 2.2ppm lithium is supplied to satisfy the pH6.9 requirement. The occupational radiation exposure (ORE) increases due to radioactive corrosion products. The recent ICRP recommendation (ICRP publication No. 60) for the radiological protection requires more strict reduction of ORE in the nuclear power plant. The major sources of the radiation are generated by the neutron activation of the non-radioactive corrosion products, that is called CRUD(Chalk River Unidentified Deposit).
To optimize the chemical conditions at the extended fuel cycle, COTRAN code which was developed to simulate the behavior of the radioactive corrosion product(CRUD) was used. COTRAN code was developed to estimate CRUD during only one cycle. This study, however, is to predict corrosion product not for one cycle, but for multi-cycle. In order to predict corrosion products for multi-cycle, COTRAN code is modified for considering decontamination, refueling and applied to KNGR.
The results show that not only selecting the optimum pH but also cycle duration are important parameters reducing the generation of CRUD. It turned out that the activities of CRUD decreases as pH of the coolant increases, and for the same period of different fuel cycle, as the fuel cycle duration increased, the generation of the CRUD increases. As operation cycle duration is increased, the ratio of $Co^{58}/Co^{60}$ becomes small. Activities of $Co^{60}$ and $Co^{58}$ shows similar trend to measured activities of those at steam generator tube surface of Millstone Point 3 PWR.
It is necessary to acquire empirical formula to predict amounts of CRUD using several variables (cycle duration, pH, decay constant, Time) to be able to get easily. Using multiple regression analysis method, the empirical formula was made and it reflects code result very well.
Ultimately, the purpose of this study is eventually to reduce ORE of PWR workers through the more careful and precise estimation of CRUD generation.
원전의 현추세는 이용률을 높이기 위해 장주기 운전이 적용되고 있다. 국내 가압경수로의 경우도 몇기를 제외하고 18개월 주기 운전을 시행하고 있다. 이에 따라 1차계통 내에 방사화 부식 생성물이 증가할 것으로 예측된다. ICRP 권장 작업자 피폭 제한치가 연간 5rem에서 2rem으로 하향 조정됨에 따라 작업자 피폭의 주요인이 되고 있는 부식생성물의 예측, 평가연구가 필요하다.
본 연구에서는 COTRAN 코드를 보완하여 장주기 운전에서의 부식 생성물 평가 및 여러 주기 동안의 부식생성물 변화추이를 나타낼 수 있도록 하였다. 차세대원전의 모델인 SYSTEM80+에 적용하였으며 화학운전 조건은 modified chemistry 체계를 이용하였다. 주기 길이 및 pH 에 상당히 민감하였으며 그 변화량은 증기발생기 보다는 노심에서 더 크게 나타났다. 운전초기에는 $Co^{58}$이 중요한 핵종이지만 운전기간이 증가할수록 $Co^{60}$이 상대적으로 중요한 핵종으로 대두되었다. 코드 결과에서 증기발생기에 침적된 $Co^{58}$, $Co^{60}$ 값 모두 미국의 Millstone Point 3 PWR의 증기발생기 세관 표면의 실측값 결과와 유사한 경향을 나타내고 있다. 위 결과들을 이용하여 주기길이, pH, 반감기, 시간을 고려한 실험식을 제시하였다.
1차계통의 pH조절에 사용되는 붕산 수용액의 농축 여부에 따른 부식생성물의 예측도 실행하였으며 운전초기부터 고 pH 운전이 가능한 농축붕산의 사용은 부식생성물의 상당한 저감을 가져옴을 알 수 있다. 또한 초기 수산화리튬의 농도뿐 아니라 붕산폐액의 양을 줄일 수 있는 잇점이 있다.
궁극적으로 1차계통내의 방사화 부식생성물들을 예측, 평가함으로써 작업자피폭 저감화에 기여할 수 있을 것이다.
