As higher burn up and elongation of plants design life time are desired, AOA (Axial Offset Anomaly) and its root cause CRUD also come up to the surface. The assessment of AOA is inevitable not only for the integrity of nuclear power plants but also for the safety and controllability. For that, the modeling and the prediction of CRUD are necessary.
It is known that CRUD is found much more significantly on the surface where boiling occurred and boiling enhances CRUD deposition. Therefore, the modeling of CRUD on boiling surfaces is important for AOA assessment.
Based on the current model in AOA risk assessment codes such as BOB and BOB codes, modification of the model and limitation of the applicable range of the model were made. And in order to understand CRUD growth behaviors and to confirm the disagreement of the heat flux effect on the CRUD growth be-tween the model and the reference of the model, the experiments were planned and conducted.
Using Nickel Ferrite and Iron ion - Iron Acetate-, as model CRUD or corrosion products of primary cy-cle, deposition experimental tests on the heated Zircaloy-4 tube were conducted. To remove the influence of uncertainty from the release of CRUD, the initial stage of the CRUD deposition was taken.
Through the experimental results, it was confirmed the deposit amount tended to be closer to the 2nd power of the heat flux rather than 1st power of the heat flux. Moreover, the deposit from the soluble form was dominant over that from the particulate form of corrosion products in initial stage of CRUD growth. This can be one experimental evidence for the hypothesis that the soluble form deposited first and provides the nucle-ation site for the CRUD deposition.
원자력 발전소의 설계 수명연장과 핵연료의 높은 연소율(burn-up)을 추구함에 따라, CRUD와 AOA (Axial Offset Anomaly)에 대한 관심 또한 높아졌다. 장기 운영에 대한 안정성을 높이고, 높은 연소율 환경에서도 안전하게 출력을 조절하기 위해서는 AOA에 대한 모사와 위험도 평가가 필수적이며, 현재 AOA를 예측하고 평가하는 컴퓨터 프로그램 코드로는 EPRI 의BOA 코드와Westinghouse사의 BOB 코드가 있다.
AOA를 정확하게 예측하기 위해서는 주원인인 CRUD를 이해하고 예측하는 일이 선행되어야만 한다. 일반적으로 실제 발전소 내에 존재하는CRUD는 비등이 일어났음이 확인되었거나, 혹은 추정되는 표면에서 매우 심각하게 발견된다. 따라서 AOA를 모사하는 일에 있어서, 비등 면에서의 CRUD 침적은 중요한 부분으로 작용한다. 앞서 말한 두 코드에서는 거의 동일한 모델을 사용하여 비등 면에서의 CRUD를 모사하고 있다.
기존 코드에서 사용되는 모델과 상수의 도출 과정을 확인하던 도중, CRUD의 성장을 모사하는 부분에서 불분명한 점들이 발견되어 이 연구를 통해 AOA예측 코드에서 사용되는 모델을 개선하고자 하였다.
통제되지 않은 조건에서 구해진 상수 값을 사용하고 있었으며, 상수 값의 도출에 있어 비일관적이고 불분명한 유출상수가 사용되고 있었으며, 모든 표면에 대해 동일한 상수와 모델이 적용되고 있었다. 이에 우선 CRUD의 성장에 영향을 주는 다양한 인자들을 확인하고, 이를 반영하여 기존 모델의 적용 범위를 수정하였으며, CRUD 성장을 확인하기 위해서는 CRUD의 유출을 무시할 수 있는 초기 성장에 대한 이해가 필요함을 확인했다.
또 코드에서는 CRUD의 성장을 열속에 비례하는 관계식을 통해 모사하고 있으나, 모델 및 상수가 참조하고 있는 논문에서는 CRUD의 성장이 열속의 제곱에 비례하는 관계식을 제시하고 있었다. 이에 실제 발전소 내 CRUD에서 발견되는 철-니켈 산화물과 철 이온을 이용한 침적 실험 통해 열속과 CRUD 성장 사이의 관계를 확인하고자 하였으며, CRUD 침적의 초기 거동과 현상에 대해 이해하고자 하였다.
실험 결과 초기 CRUD의 침적 및 성장은 열속의 제곱에 가까운 경향으로 증가하는 것을 확인할 수 있었고, 실험결과로부터 냉각수 내에 입자 형태로 존재하는 부식물질과 이온 형태로 존재하는 부식물질이 공존할 때에 이온 형태의 부식물이 먼저 침적되리라는 것을 실험적으로 확인할 수 있었다.
