초록 close

차세대 원자로로 부각되고 있는 고온가스로에서는 원자로에서는 고온 안정성 및 핵분열생성물 차단 성능이 우수한 TRISO(tri-isotropic) 핵연료를 사용하고 있다. TRISO 핵연료 입자는 직경이 약 1mm인 구 형태로 입자의 중심에는 직경 0.5mm의 핵연료 커널(kernel)이 포함되며 커널 외곽을 코팅 층이 에워싸고 있다. 이 코팅 층은 완충(buffer) PyC(pyrolytic carbon)층, 내부 PyC층, SiC층, 그리고 외부 PyC층으로 구성되어 있다. 각 코팅 층의 두께는 수십~백 μm 범위이고 사양으로 정해져 있으며, 본 연구에서는 각 코팅 층의 두께를 비파괴적으로 측정하기 위하여 마이크로포커스 X-선 발생장치와 고해상도 X-선 평판(flat panel) 검출기로 구성된 정밀한 X-선 래디오그래피 장치를 개발하였다. 개발된 마이크로 X-선 래디오그래피 장치를 이용하여 UO2 핵물질 대신에 ZrO2를 커널로 사용한 모의 TRISO 핵연료 입자에 대한 투과 영상을 획득한 후 디지털 영상처리 기술을 이용하여 코팅 층 사이의 경계선이 구분 가능하도록 영상을 개선하고 디지털 영상처리 알고리듬을 개발하여 코팅 층의 두께를 자동으로 측정하였다.주요용어: 마이크로포커스 X-선 래디오그래피, 디지털 영상처리, 비파괴검사, TRISO(tri-isotropic), 핵연료 입자, 고온가스로, 코팅 두께 측정


TRISO(tri-isotropic)-coated fuel particle technology is utilized owing to its higher stability at a high temperature and its efficient retention capability for fission products in the HTGR(high temperature gas-cooled reactor). The typical spherical TRISO fuel particle with a diameter of about 1 mm is composed of a nuclear fuel kernel and outer coating layers. The outer coating layers consist of a buffer PyC(pyrolytic carbon) layer, inner PyC(I-PyC) layer, SiC layer, and outer PyC(O-PyC) layer. Most of the inspection items for the TRISO-coated fuel particle depend on destructive methods. The coating thickness of the TRISO fuel particle can be nondestructively measured by the X-ray radiography without generating radioactive wastes. In this study, the coating thickness for the simulated TRISO-coated fuel particle with ZrO2 kernel instead of UO2 kernel was measured by using micro-focus X-ray radiography with micro-focus X-ray generator and flat panel detector. The radiographic image was also enhanced by image processing technique to acquire clear boundary lines between coating layers. The coating thickness was effectively measured by applying the micro-focus X-ray radiography. The inspection process for the TRISO-coated fuel particles will be improved by the developed micro-focus X-ray radiography and digital image processing technology.