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.

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.

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.