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문제 정의
- 국내 신형원자로인 APR1400의 경우 CVAP 수행 기간 동안 측정에 사용될 계측기를 유동하중으로부터 보호하고, 계측기 탈락으로 인한 이물질 발생을 방지하기 위해 계측기 보호 구조물의 설계와 제작은 반드시 수행되어야 할 사항이다. 따라서 본 연구에서는 APR1400 CVAP 측정을 위해 설계된 계측기 보호구조물의 구조적 건전성을 평가하여 설계의 보수성을 입증하고자 하였다. 구조적 건전성평가는 변형률계 보호덮개(strain gage strap), 도관 고정구조물(conduit holder assembly) 및 압력계 보호구조물(pressure transducer housing assembly)을 대상으로 하였으며, 구조물의 주요 하중경로(load path)에 대한 허용하중을 산출하였다.
- 본 연구에서는 원자로내부구조물에 부착될 계측기 보호구조물의 건전성을 평가하기 위해 구조물의 주요 하중경로에 대한 허용하중을 산출하였고, 실증시험을 통하여 허용하중의 적합성을 검증하였다. 계측기 보호구조물에 대한 인장시험 형식의 Mock-up시험을 수행 한 결과, 실제 파손하중이 보호구조물의 허용하중보다 높은 하중에서 파손이 일어남을 확인하였고, 계측기 보호구조물의 현 설계 안이 충분한 보수성을 확보하고 있음을 확인하였다.
- 실증시험은 실제 내부구조물에 부착될 구조물과 동일하게 제작하였다. 유동하중에 의해 구조물이 파손되는 상태를 실험으로 재현하는 것이 불가능하므로 인장시험형태의 시험을 수행하여 계측기 보호 구조물이 분리되는 최대 파단강도를 찾고자 하였다. 인장시험기에서 계측기 보호구조물에 인장하중을 가하기 위하여 도관고정 구조물과 압력계 보호 구조물에는 동일재질의 봉재(bar)를 구조물 양면에 용접체결 하였으며, 구조물이 분리될 때까지 인장하중을 가하였다.
가설 설정
- 압력계 보호구물은 약 27톤에서 그립용접부의 파손이 일어났다. 계측기 보호구조물이 분리되어 원자로내부구조물로부터 이탈될 수 있다는 가정으로 Mock-up시험을 수행하였으며 그 결과 구조물의 허용하중보다 상당히 높은 하중에서 파손이 일어남을 확인하였다.
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