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한국압력기기공학회 논문집 = Transactions of the Korean Society of Pressure Vessels and Piping, v.13 no.2, 2017년, pp.1 - 18
부명환 (한국수력원자력) , 이경수 (한국수력원자력) , 오창균 (한국전력기술) , 김현수 (한국전력기술)
세계적으로 원자력발전소의 안정적 운영 및 안전성 확보를 위해 수명기간 중 주요 기기 및 배관의 실제 운전 과도상태를 체계적으로 관리하고, 피로 손상의 정량적 평가 및 관리를 위한 체계적인 시스템이 요구되고 있는 실정이다. 이에 본 논문에서는 원자력발전소의 안전등급 1 설비에 대한 피로 평가요건을 분석하였고, 피로 감시방법 및 절차와 웹 기반으로 개발된 피로 감시 시스템인 NuFMS 개발 및 검증 내용을 기술하였다. NuFMS는 설계 시 고려한 과도상태 발생 횟수 대 비발전소의 특정 운전 시점에서의 실제 발생 횟수를 비교하여 안전 여유도의 정량적 확인이 가능하며, 누적피로사용계수 도출을 통해 정확한 피로영향 분석뿐만 아니라 손상 관리가 가능하다. 이와 같이 NuFMS의 적용을 통해 원자력발전소 기기 및 배관의 피로 건전성을 확인하고 운영 신뢰도를 향상시킬 수 있으며, 발전소의 안전성 유지 및 운영비용 절감 등의 효과를 기대할 수 있다. 따라서 향후 국내 전 원전에 NuFMS를 확대 적용할 예정이며, 이러한 기술의 해외 수출을 적극 추진 중이다.
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Metal fatigue is an important aging mechanism that material characteristics can be deteriorated when even a small load is applied repeatedly. An accurate fatigue evaluation is very important for component structural integrity and reliability. In the design stage of a nuclear power plant, the fatigue...
| 핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
|---|---|---|
| 원전 피로 감시를 위한 전산 시스템은 어떠한 것들이 있는가? | 피로 감시를 위해서는 체계적이고 정교한 전산 체계가 필요한데 현재 전 세계적으로 다양한 종류의 시스템이 개발되어 실제 운용되고 있다. 가장 대표적인 전산 시스템으로는 미국 전력중앙연구소(EPRI)와 SIA사가 공동으로 개발한 Fatigue-Pro(4-6), 독일의 FAMOS를 토대로 프랑스의 AREVA가 보완한 AFC(AREVA Fatigue Concept)(7), 미국의 Westinghouse가 개발한 WESTEMS(8), 국내 자체기술로 본 저자들이 개발한 NuFMS(9) 등이 있다. 이외에 프랑스 EdF의 Fatiguemètre System, 일본의 FAMS, 체코의 DIALIFE, 러시아의 SACOR 등도 개발된 것으로 보고되고 있으나, 세부적인 사항은 잘 파악되고 있지 않은 실정이다. | |
| 미국을 비롯한 해외의 원전에 대한 피로 관리는 어떠한가? | 현재 미국을 비롯한 많은 해외의 원전들에서는 원전의 실제 운전이력을 토대로 피로 영향 감시 및 관리에 대한 현실적 필요성을 인지하고, 피로 감시 절차 및 방법을 개발하여 적용하고 있다(4-8). 피로 감시를 위해서는 체계적이고 정교한 전산 체계가 필요한데 현재 전 세계적으로 다양한 종류의 시스템이 개발되어 실제 운용되고 있다. | |
| 원전의 피로 평가를 수행하는 이유는 무엇인가? | 원자력발전소의 운영 중에는 압력, 온도 및 유량 등이 변화하는 다양한 유형의 과도상태(Transient)가 발생하고, 이로 인해 기기 및 배관에서 압력에 의한 응력, 열응력 및 기계적 응력 등이 작용하게 된다. 또한 이러한 응력이 사용 재료의 항복강도(Yield Strength) 이하일지라도 반복적으로 작용하는 경우에는 재료특성이 저하되어 파손에 이르게 되는 피로 손상이 발생할 수 있다. 따라서 원전에 적용되는 안전등급 1 기기 및 배관은 설계 단계에서부터 수명기간 동안 충분한 피로 수명을 확보하기 위해 ASME 코드 Sec. III 요건(1) 등에 따라 피로 평가를 수행한다. |
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