Evaluation of the Corrosion Behavior of the Aluminum Cladding in the KMRR Fuel

KMRR 핵연료 알루미늄 피복재의 부식 거동 평가

For the evaluation of the corrosion behavior of the aluminum cladding in the KMRR(Korea Multipurpose Research Reactor) fuel, a modified Griess correlation was derived by introducing a heat flux factor derived from the comparison of the measured in-reactor corrosion data with the prediction of the Griess correlation. As a design criterion on the corrosion to maintain the KMRR fuel integrity, prevention of the oxide spallation was conservatively selected, which is conservatively assumed to occur when the temperature difference across the oxide layer exceeds 114$^{\circ}C$. A bounding power history of the KMRR fuel was determined by examining all the power histories of the KMRR fuel from cycle 1 to equilibrium cycle, and used to predict the maximum possible corrosion. Results of the corrosion prediction of the KMRR fuel with the bounding power history showed that the maximum local thickness of the oxide layer would be below 50$\mu$m and the design criterion on the oxide spallation would be satisfied with a factor of two margin. Therefore, it can be said that corrosion of the cladding will not impair the integrity of the KMRR fuel. Nevertheless, the applicability of the modified Griess correlation to the KMRR needs to be further verified through the KMRR fuel corrosion surveillance.

KMRR(다목적 연구용원자로) 핵연료의 알루미늄 피복재의 부식거동을 평가하기 위해, 부식 예측치와 노내 부식 실측치의 비교를 통해 유도된 열속인자를 도입한 수정된 Griess 경험식을 유도하였다. KMRR 핵연료의 건전성이 유지되는 부식의 설계기준으로써는 산화층의 박리 방지가 보수적으로 설정되었으며, 산화층의 박리는 산화층에서의 온도차이가 114$^{\circ}C$ 이상에서 일어난다고 보수적으로 가정하였다. KMRR 핵연료의 출력이력을 첫 주기부터 평형주기까지 분석하여, 한계출력이력을 결정하였다. 한계출력이력을 가진 KMRR 핵연료의 부식량 예측계산 결과, 최대 산화층의 두께는 50$\mu\textrm{m}$ 이하였으며, 산화층 박리의 설계기준은 2배의 여유도를 가지고 만족하였다. 따라서, KMRR 핵연료는 피복재의 부식으로 인해 손상되지 않을 것으로 판단된다. 그러나, 수정된 Griess 부식경험식의 KMRR에의 적용 타당성은 KMRR 핵연료의 부식 감시를 통해 추가로 검증될 필요성이 있다.