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.

인양장비는 원자력발전소에서 발생하는 사용후핵연료를 운반하는 운반용기를 인양하기 위해 사용된다. 본 연구는 원자력 안전위원회고시 제2013-27호와 미국 10CFR Part 71 §71.45에서 규정하는 기술수준에 따라 이론적인 방법과 유한요소방법 으로 인양장비의 구조적안전성을 평가하였다. 이론적으로 평가한 결과 모든 구성 요소에서의 응력이 응력제한치 내에 있어 운영상 발생하는 구조적 안전성을 확보하고 있는 것으로 판단하였다. 또한 유한요소해석을 통한 평가결과, 항복과 극한조건 모두에서 설계기준을 만족하는 것으로 평가되었다. 모든 구성요소에서 충분한 안전여유도(항복조건에서 3 이상의 안전율, 극한조건에서 5 이상의 안전율)를 갖는 것으로 나타나 구조적으로 안전하다고 판단하였다.

사용후핵연료 또는 고준위폐기물의 안전한 처분을 위하여 지난 수십 년 동안 많은 나라들이 다양한 처분대안을 연구하여 왔다. 본 논문에서는 심지층처분기술에 있어서 사용후핵연료를 직접 처분하는 방안으로서 처분효율 향상을 위한 다양한 방 안 중의 하나로 고려할 수 있는 PWR 사용후핵연료 집합체를 해체하여 연료봉을 밀집한 경우에 대한 처분 효율을 분석하였 다. 이를 위하여, 우선 사용후핵연료 연료봉 밀집개념과 관련 처분용기 및 심지층처분 개념을 설정하였다. 이 개념에 근거하 여 심지층 처분시스템의 공학적방벽 설계에 있어서 가장 중요한 요건인 완충재의 온도 제한요건을 만족시키는지 여부를 확 인하기 위하여 각 처분개념 별로 열해석을 수행하였다. 그리고, 처분공 간격, 처분터널 간격 및 처분용기 열발산 면적에 따 른 열해석 결과를 바탕으로, 단위처분면적 관점에서의 처분효율을 비교/분석하고 평가하였다. 또한, 사용후핵연료봉을 밀 집시킨 경우에 있어서 냉각기간에 따른 처분개념을 분석하였다. 분석결과에 따르면 사용후핵연료봉을 밀집하여 심지층처 분하는 경우 처분효율 측면에서 불리한 것으로 판단되었다. 다만, 사용후핵연료의 냉각기간을 70년 이상으로 장기화 할 경 우 처분효율은 향상될 것으로 예상되지만, 사용후핵연료의 내구성 및 장기저장에 따른 조건 등 추가적인 분석이 필요하다.

미래의 궁극에너지로 인식되고 있는 핵융합에너지 개발을 위해서는 DEMO라 는 최종 실증 단계를 거쳐야만 한다. 특히 중국, EU, 일본 등의 주요 국가는 DEMO 건설에 대한 구체적 계획을 수립하고 이를 실행 중에 있다. 한국도 1995년부터 KSTAR 사업을 시작 으로 핵융합 연구개발에 착수한 점을 감안하면, 핵융합에너지 상용화라는 최종 목표달성 뿐 만 아니라, 주요 국가와 DEMO 경쟁 상황에서 주도권을 확보하기 위한 본격적 연구개발이 필요하다. 이에 본 논문에서는 DEMO 개발을 위한 핵심기술을 파악하기 위하여 준정량적 방 법론을 적용, 해당 분야의 핵심기술을 도출함으로써 우선적으로 연구개발이 필요한 기술을 식별하여 향후 연구개발 추진시 기술별 우선순위를 제안하고자 한다. 이를 위한 핵융합 에너지 개발과 관련하여 핵융합의 과학적 원리, 주요국가의 DEMO 개 발 동향 등을 파악한다. 다음으로 핵융합 실증로와 관련된 기술분류 체계를 검토하여 분석할 기술분류 체계를 선정한다. 선정된 기술체계에 준정량적 방법론으로 기술수준(TRL)을 파악하고 이를 보완하기 위하여 분석적 계층화 과정(AHP)을 적용한다. TRL과 AHP의 결과를 종합하여 우선적으로 확보해야 할 핵융합 실증로의 핵심기술은 실증로용 연소 플라즈마 기 술, 대면재료기술, 구조재기술, 고주파 가열장치 기술, 중성입자빔 장치기술, 안전기술, 연소 플라즈마 진단장치기술, 핵융합로 시뮬레이터기술 등으로 나타났다.