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Innovative Nuclear Reactor Design

Innovative Nuclear Reactor Design

For sustainable development of nuclear energy, innovative future nuclear reactors are required to guarantee the passive safety and improved economy, and the future reactors should provide a much enhanced resource utilization as well as resolution of the spent fuel issues.

At KAIST, reactor physic researches are focused on the Sodium-cooled Fast Reactor (SFR), Breed-and-Burn Reactor (B&BR), Very High Temperature Reactor (VHTR), and Small Modular Reactor (SMR). SFR is considered as the most promising Generation-IV fast reactor concept for the future. B&BR can operate for over 40 years without refueling and it may drastically simplify the back-end fuel cycle. VHTR provides high thermal efficiency due to high operation temperature along with unique and attractive hydrogen production capability. SMR is expected to significantly improve the safety of the nuclear reactor and to be used as a distributed nuclear source. For the design of the high-performance reactors, it is essential to develop high-fidelity reactor analysis methods and computer codes. KAIST reactor physics group is well known for developments of many unique reactor physics methods and, for the sustainable future of nuclear energy, various creative and challenging researches are under way to develop advanced reactor physics methods and to design innovative future nuclear reactors.


열중량계 가스크로마토그래피 질량분석계 통합시스템

  • 실험장치 용도

    • 열중량 분석 (Thermogravimetry, TG)

      • - 온도 변화에 따른 샘플의 질량 측정
      • - 상변화, 상분해, 흡착, 탈착 거동 분석
      • - DTA, DSC 겸용 (비열, 용융점, 엔탈피 측정)
    • 질량분석기 (Mass Spectrometry, MS)

    • 가스크로마토그래피 (Gas Chromatography, GC)

      • - 상분해 및 탈착 시 발생하는 기체의 성분 특정
      • - 정량적인 휘발 및 분해 분석 가능
  • 실험장치 성능

    • 온도 범위: 상온 – 1600oC

    • 승온 속도: 0.001 – 50 K/min

    • 진공도 : 최대 10-2 mbar

    • 온도분해능: 0.001 K

    • TG 감도: 0.1 microgram

    • DSC 감도: < 5 microgram/hr

    • 무게측정범위: 35 g (도가니 포함)

    • 샘플크기: 5 cm3 (최대)

    • Mass Spectrometer: 1.5 – 1022 u

    • 샘플링 속도: 22.2 u/s

X선 흡수분광 미세구조 분석 장치

  • 실험장치 용도

    • 핵연료주기 전반에서 취급되는 수용액 및 유기용액 형태 핵·방사성 물질의 미세 구조 및 거동 특성 분석에 활용

    • 고 에너지(~24 keV)를 활용했을 때, 주기율표의 대부분 원소 및 주요 핵종들 (U, Pu 등 17 KeV 이상 필요) 에 대해 X선 스펙트럼이 측정 가능하며, 수 eV 수준의 우수한 분해능을 제공

    • 별도의 전처리 과정을 요하지 않아 다양한 용매에서 활용 가능하며, 분자 산화수, 국부 구조(local structure), 자리 대칭(site symmetry), 상세 구조 정보(리간드 타입, 화학결합 거리, 배위수 등) 분석 가능

  • 실험장치 성능

    • X선 소스: 1.2 kW XRD-type tube

    • 가용 에너지: 5-12 keV (Standard operation)

    • ~ 24 keV (High energy mode)

    • 규격: 2 m x 1 m x 1 m

    • 분해능: 1-2 eV

    • 광량: 106 photons/s

    • 계측기: Hybrid photon counting detector