사업화 유망기술

[기계/부품·장치] 핵연료봉을 안정적으로 지지하는 복수의 격자판 지지격자체

원자력 발전 핵연료봉 지지격자체

본 기술은 원자력 발전 핵연료봉을 지지하기 위한 지지격자체 기술

보유기관 : 한국원자력연구원       거래조건 : 협의 후 결정

기술개요

본 기술은 핵연료봉을 지지하기 위한 지지격자체로서, 복수의 격자판으로 설계하여 지지되는 면적을 확장시켜 안정적인 지지가 가능하도록 하는 기술임

특허정보

특허명 특허번호 특허명세서
핵연료봉을 안정적으로 지지하는 지지격자체 10-2039516

기술완성도

TRL01

기초 이론/
실험

  • 연구과제 탐색 및 기회 발굴 단계
TRL02

실용 목적의 아이디어/
특허 등 개념 정립

  • 실용 목적의 아이디어, 특허 등 개념 정립
TRL03

연구실 규모의
성능 검증

  • 연구실/실험실 규모의 환경에서 기본 성능이 검증될 수 있는 단계
  • 개발하려는 시스템/부품의 기본 설계도면을 확보하는 단계
  • 모델링/설계기술 확보
TRL04

연구실 규모의
부품/시스템 성능평가

  • 연구실 규모의 부품/시스템 성능 평가가 완료된 단계
  • 실용화를 위한 핵심요소기술 확보
TRL05

시제품 제작/
성능평가

  • 개발한 부품/시스템의 시작품(Prototype) 제작 및 성능 평가
  • 경제성(생산성)을 고려하지 않고, 우수한 시작품을 1개~수개 미만으로 개발
TRL06

Pilot 단계 시작품
성능 평가

  • 경제성(생산성)을 고려한, 파일로트 규모의 시작품 제작 및 평가
  • 시작품 성능평가
TRL07

Pilot 단계 시작품
신뢰성 평가

  • 시작품의 신뢰성 평가
  • 실제 환경(수요기업)에서 성능 검증이 이루어지는 단계
TRL08

시작품 인증/
표준화

  • 일부 시제품의 인증 및 인허가 취득 단계
    - 조선 기자재의 경우 선급기관 인증, 의약품의 경우 식약청의 품목 허가 등
TRL09

사업화

  • 본격적인 양산 및 사업화 단계

기술개요

- 본 기술은 핵연료봉을 지지하기 위한 지지격자체로서, 복수의 격자판으로 설계하여 지지되는 면적을 확장시켜 안정적인 지지가 가능하도록 하는 기술

- 격자판의 스프링 및 딤플 사이의 공간 최소화 구조로, 지지되는 핵연료봉과의 접촉 면적 증가하여 안정적인 지지가 가능

- 복수의 격자판으로 지지격자체를 구성하여, 높이에 따른 제조 비용을 절감함과 동시에 냉각수 압력 강하 현상을 감소시킴

대표도면

[지지격자체 격자판 구조]

기존기술 대비 개선점

- 복수의 격자판으로 구성되는 지지격자체 (지지력 향상 및 격자판 높이 최소화로 재료 절감 효과)

- 격자판 스프링 및 딤플 공간 최소화 구조 (핵연료봉과 스프링 접촉 면적 증가를 통한 지지/보호 성능 향상)

- 냉각수 압력 강하 현상 감소 (핵연료봉 손상 및 마모 방지)

- 격자체 횡방향 충격 유효 높이 증가 (격자판의 측면 충격 강도 향상)

기술 구현 내용

본 기술에 따른 지지격자체의 격자판은 다음과 같이 구성됨

- 지지격자 스프링 : 상하부 판체 사이에 구성되어 핵연료봉을 지지하는 탄성력 제공
- 딤플 : 핵연료봉의 곡률에 해당하는 오목한 곡면으로 구성
- 연결부 : 상하부 판체를 연결하고 스프링 및 딤플을 지지
- 지지대 : 스프링과 상하부 판체를 연결

기술도입 기대효과

- 원자력 발전소의 핵연료봉 지지 장치 성능 향상

- 원자력 발전 설비 요소 기술력 제고

- 설비 생산 및 설치 비용 절감을 통한 경쟁력 향상

시장동향

- 세계 원자력 발전소 및 장비 시장은 2019년 기준 3억 9000만 달러 규모로 연평균성장률 3.7%를 기록하며, 2025년까지 4억 7,800만 달러까지 성장이 전망됨

- 원자력 발전 장비 시장은 전 세계적인 에너지 수요의 증가와 에너지 고갈과 환경 오염과 관련된 청정 전력 생산에 대한 필요성 확대에 영향을 받고 있음.

- 원자력 발전분야 27조 4천억 원, 비 발전 분야 16조 4천억 원 규모의 거대 산업을 형성하고 있음

-
원자력 산업 中 설계 분야는 3,588억 원 규모, 연구 분야의 경우 1조 1,800억 원 규모의 시장을 이루고 있는 것으로 파악됨

[세계 원자력 발전 장비 시장 규모 및 전망]

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