To precisely assemble the fuel test rod, an orbital TIG welding system was designed and developed to accurately conduct orbital TIG welding for the nuclear fuel test rod. Using this system, a welding process needs to confirm the welding properties for orbital TIG welding. Therefore, preliminary weld tests were performed on the cladding tubes under various conditions, and the results show that the width and depth of HAZ of the cladding specimen welded using identical power during an orbital TIG welding cycle was continuously increased from a welded start-point to a welded end-point because of heat accumulation. The performance tests were conducted under the welding conditions considered through preliminary welding tests, and the properties of the specimens were conformed through surface and microstructure analyses.

To conduct a nuclear fuel irradiation test, the inside of the nuclear fuel rod must be assembled along with the test fuel, several different parts, and sensors, and then filled with high-pressure and high-purityhelium gas. Therefore, it is necessary to develop helium gas filling techniques that can achieve exact TIG (Tungsten Inert Gas) spot welding at a pin-hole of the nuclear fuel rod to fill helium gas into the nuclear fuel test rod. However, previous apparatuses do not have repeatability for TIG spot welding as they lack an electrode position control jig to exactly fix a TIG electrode in a high-pressure chamber, and they consume a large amount of helium gas. Therefore, a TIG spot welding apparatus was developed to easily and accurately conduct TIG spot welding and significantly reduce the gas consumption. In addition, the optimum welding conditions of this welding apparatus were established through various weld tests.

When a new nuclear fuel is developed, irradiation test needs to be carried out in the research reactor to analyze the performance of the new nuclear fuel. It is necessary to attach sensors in the fuel rod and connect them with instrumentation cables to check the performance of the nuclear fuel during the burn up test in the test loop. A thermocouple is installed at the center of the fuel rod to check the centerline temperature of a fuel rod during the irradiation test. Therefore, A hole needs to be made at the center of a fuel pellet to put the thermocouple. However, it is difficult to make a small fine hole on the sintered UO2 pellet with a simple drilling machine, because the hardness and density of a sintered UO2 pellet are very high. In this study, an instrumented fuel rod mock-up was fabricated using an automated precise drilling machine. Four sintered alumina were drilled off and assembled into the zircaloy tube and a thermocouple was instrumented in the fuel rod mock-up. Sealing of an instrumented fuel rod mock-up was performed in the following two methods. It is sealing of similar metals perform by welding method, and sealing of dissimilar metals perform by swagelok method.

경수로 원자로 하부구조물에서 발생되는 유포의 불균일성에 기인하는 교차류와 핵연료집합체의 수력저항의 차이에 의해 발생하는 교차류, 그리고 축류 등에 의해 유발되는 연료봉의 불안정성은 핵연료손상의 원인이 될 수 있으므로, 새로운 연료 개발 시 연료봉에 대한 진동 및 안정성 해석을 수행하여 연료봉 진동과 불안정성 발생 여부를 확인하고 있다. 본 연구에서는 새로 개발된 고리 2호기용 형 개량핵연료 집합체에 대한 연료봉의 진동 및 안정성 해석을 수행하여 지지격자 높이와 위치, 그리고 지지조건 등이 연료봉의 진동특성 및 안정성에 미치는 영향을 평가하였다 그리고 해석결과에 근거하여 개량연료 집합체에서 중간지지격자 높이와 각 지지격자의 위치를 제안하였다.

원자로 내 사고발생 시 냉각수의 비등으로 기포가 발생하고, 기포율을 측정하기 위하여 열수력 안전 분 야에서는 주로 Optical Fiber Probe(OFP)나 광학 카메라를 이용하여 측정하지만 기하학적 구조의 한계로 인 해 17 × 17 배열의 봉 다발 내에 장비를 설치하는 것에는 어려움이 있다. 본 연구는 예비 연구로서 봉 다발 에 적용하기 전 X선 시스템과 다양한 모사 팬텀을 이용하여 연구 가능성 평가를 수행하였다. 라디오그라피 및 토모그라피 실험을 통해 X선 발생 장치의 관전압 130 kVp, 관전류 1 mA가 적합하였다. 또한, 기포 해상 도 팬텀을 통해 가시적으로 1 mm 크기의 구멍에 대해 측정이 가능하였으며 막대 팬텀을 이용한 대조도 평 가의 경우 프레온 내부에서 대조도가 상대적으로 떨어짐을 확인할 수 있었다. 그러나 영상 재구성 시 일그 러짐이 없는 좋은 영상을 획득할 수 있었다. 기포 발생 팬텀 실험을 통해 기포의 유동 방향 확인 및 단층 영상을 획득할 수 있었고, Image J 툴을 이용하여 하나의 단층영상에 대해 18 %의 기포율을 측정할 수 있 었다. 본 연구는 핵연료 주변 기포율 측정을 위한 선행 연구를 수행하였고 지속적인 연구를 위한 기초 연 구로서 활용할 수 있을 것이다.

본 연구에서는 디지털 의료용 X선을 이용하여 소듐냉각고속로 금속연료봉 내부의 소듐 충전상태를 평가 하고자 하였다. 의료용 X선은 디지털방사선(digital radiography, DR)시스템을 사용하였다. 최상의 공간분해 능을 도출하기 위해 X선관의 초점크기와 디지털영상후처리 방법을 변화시켰다. 이때 텅스텐을 이용한 에 지방법의 변조전달함수(modulation transfer function, MTF)를 사용하여 선예도(0.5 MTF)와 해상도(0.1 MTF) 를 평가하였다. 그 결과 소초점에서 영상후처리의 대조도를 강화시킨 조건에서 3.871 lp/mm (0.1 MTF)와 3. 290 lp/mm (0.5 MTF)의 공간분해능을 얻었다. 결론적으로 이러한 결과는 디지털 의료용 X선을 이용하여 소듐냉각고속로 금속연료봉 내부의 소듐 충전상태를 관찰할 수 있었다.