Fully Ceramic Microencapsulated (FCM) fuel which TRISO particles are dispersed in SiC matrix is evaluated to be able to dramatically improve the safety margin due to the high strength and thermal conductivity of the fuel materials. Since the effect of random particle distribution was not considered in most of modeling studies, a model for evaluating Thermal/Mechanical/Crack behaviors with random distribution of TRISO particle is developed. From the analysis results in PWR and SMR conditions, it is confirmed that the FCM fuel shows a symmetrical temperature/stress distribution in the FCM specification range of PF 40 to 50 % and kernel radius 300 to 400 microns. It is also confirmed that SiC matrix cracks are likely to be propagated form the inside of pellet rather than outside of pellet which is opposite tendency of $UO_2$ pellet. To reduce the possibility of crack propagation, high thermal conductivity kernel material such as UN should be used.
TRISO 입자를 SiC 매트릭스에 분산시킨 FCM 연료는 핵연료 재료가 가진 높은 강도와 열전도성으로 인하여 안전 여유도를 크게 향상시킬 수 있는 것으로 평가된다. 그 동안 수행된 대부분의 모델링 연구에서는 임의적인 입자 분포에 의한 영향은 고려하지 않았기 때문에, 본 연구에서는 TRISO 입자의 불균일성에 따른 열/기계/크랙 거동을 평가할 수 있는 모델을 개발하였다. PWR 및 SMR 조건에서 수행된 FCM 거동 해석 결과에서는 FCM 연료의 제원 범위가 PF 40~50% 및 커널 반지름 300~400 microns 일 때, 입자의 임의 분포에도 불구하고 대칭적인 온도 및 응력 분포를 나타내는 것을 확인하였다. 또한 저연소도 조건에서 SiC 매트릭스의 크랙 전파는 소결체 표면보다 소결체 내부에서 더 일어날 가능성이 높다는 것이 확인되었으며, 이는 기존의 $UO_2$ 소결체와는 반대되는 경향을 나타낸다. 크랙 전파 가능성을 줄이기 위해서는 UN과 같은 고열전도도 물질을 사용해야 한다.
